特許 6155166 超電導磁気軸受及び冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6155166

(24)【登録日】2017年6月9日

(45)【発行日】2017年6月28日

(54)【発明の名称】超電導磁気軸受及び冷却装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 32/04 20060101AFI20170619BHJP

   F25B 9/00 20060101ALI20170619BHJP

   H02J 15/00 20060101ALI20170619BHJP

【ＦＩ】

   F16C32/04 Z

   F25B9/00 Z

   H02J15/00 A

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-222172(P2013-222172)

(22)【出願日】2013年10月25日

(65)【公開番号】特開2015-83855(P2015-83855A)

(43)【公開日】2015年4月30日

【審査請求日】2016年8月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001081

【氏名又は名称】特許業務法人クシブチ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】笠原 甫

(72)【発明者】

【氏名】松井 正和

(72)【発明者】

【氏名】松岡 太郎

(72)【発明者】

【氏名】島田 守

(72)【発明者】

【氏名】池田 匡視

【審査官】 尾形 元

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０８１７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３９７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２６６３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０１９５２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ ３２／０４

Ｆ１６Ｃ ３７／００

Ｆ２５Ｂ ９／００

Ｈ０２Ｊ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸内に配置された超電導体と、前記超電導体の周囲に配置された超電導コイルと、前記超電導コイルに熱的に接続された冷却源とを備え、前記回転軸を非接触状態に浮上させて支持する超電導磁気軸受であって、
前記超電導コイルを内包する内槽と、前記内槽に接続されており前記回転軸の外周を覆うスロート部とを備え、前記スロート部の内表面の少なくとも一部及び前記回転軸の外表面の少なくとも一部に鏡面処理が施されたことを特徴とする超電導磁気軸受。

【請求項2】

前記超電導体は前記回転軸の一端に配置され、該回転軸の他端は、前記冷却源による冷却温度よりも高い温度の空間に延在することを特徴とする請求項１に記載の超電導磁気軸受。

【請求項3】

前記鏡面処理は、前記内表面及び前記外表面のうち、相互に対向する領域にそれぞれ施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の超電導磁気軸受。

【請求項4】

前記スロート部は、前記内槽と接続される接続端とは反対側に開放端を備え、前記鏡面処理は、前記開放端を含む領域の前記内表面に施されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の超電導磁気軸受。

【請求項5】

前記鏡面処理は、前記開放端から前記スロート部の長さの１／４以上離れた位置までの領域に施されることを特徴とする請求項４に記載の超電導磁気軸受。

【請求項6】

前記超電導体と前記超電導コイルとの間に相当する前記回転軸の前記外表面には、前記鏡面処理が施されないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の超電導磁気軸受。

【請求項7】

前記回転軸の外表面と前記スロート部の内表面との離間距離を１ｍｍ以上１０ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の超電導磁気軸受。

【請求項8】

柱状体内に配置された被冷却体と、前記被冷却体を非接触で冷却する冷却源と、前記被冷却体が配置された側の前記柱状体の端部を内包する内槽と、前記内槽に接続されており前記柱状体の外周を覆うスロート部とを備え、前記スロート部の内表面の少なくとも一部及び前記柱状体の外表面の少なくとも一部に鏡面処理が施されたことを特徴とする冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超電導コイルに対して回転軸を非接触状態に浮上させて支持する超電導磁気軸受、及び、非接触状態で被冷却体を冷却する冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、回転軸内に配置された超電導体と、超電導体の周囲に配置された超電導コイルとを備え、超電導コイルに対して回転軸を非接触状態に浮上させて支持する超電導磁気軸受が知られている。この種の超電導磁気軸受では、超電導コイルに熱的に接続される冷却源を備え、超電導体を非接触状態で冷却するために、冷却源に大きな冷凍能力が要求されるという問題があった。
この問題を解決するために、従来、超電導コイルと超電導体が配置される回転軸とが収容される空間にガスを充填するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この構成では、超電導コイルと超電導体との熱伝達が輻射だけでなく、ガスによる対流、伝導が加わるため、熱伝達が良くなり超電導体を効率良く冷却することができる。
また、超電導磁気軸受を含む装置全体を輻射シールドで覆うことで、外部からの熱侵入を抑制し、冷却源の熱負荷の低減を図ったものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−２６４４９５号公報

【特許文献2】特開２０１０−２３９７９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、超電導体が配置される回転軸からの熱侵入が対策されていないため、回転軸を通じて侵入された熱により、超電導体の冷却が阻害され、冷却源の熱負荷が増大する問題があった。さらに、特許文献２に記載の技術では、装置全体を輻射シールドで覆うため、例えば、超電導フライホイール蓄電装置のように、大型の装置の場合には、装置全体を輻射シールドで覆うのは構成が煩雑化して現実的ではない。
そこで、本発明は、冷却源の熱負荷を簡単に低減できる超電導磁気軸受及び冷却装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するため、本発明は、回転軸内に配置された超電導体と、前記超電導体の周囲に配置された超電導コイルと、前記超電導コイルに熱的に接続される冷却源とを備え、前記超電導コイルに対して前記回転軸を非接触状態に浮上させて支持する超電導磁気軸受であって、前記超電導コイルを内包する内槽と、前記内槽に接続されており前記回転軸の外周を覆うスロート部とを備え、前記スロート部の内表面の少なくとも一部及び前記回転軸の外表面の少なくとも一部に鏡面処理が施されたことを特徴とする。
この構成によれば、スロート部の内表面の少なくとも一部及び回転軸の外表面の少なくとも一部に鏡面処理が施されたため、スロート部と回転軸との隙間を通じて輻射熱が侵入することが抑制される。従って、超電導体を効率良く冷却することができ、冷却源の熱負荷を簡単に低減できる。

【0006】

この構成において、前記超電導体は前記回転軸の一端に配置され、該回転軸の他端は、前記冷却源による冷却温度よりも高い温度の空間に延在する構成としても良い。また、前記鏡面処理は、前記内表面及び前記外表面のうち、相互に対向する領域にそれぞれ施されていてもよい。また、前記スロート部は、前記内槽と接続される接続端とは反対側に開放端を備え、前記鏡面処理は、前記開放端を含む領域の前記内表面に施されてもよい。

【0007】

また、前記鏡面処理は、前記開放端から前記スロート部の長さの１／４以上離れた位置までの領域に施されてもよい。また、前記超電導体と前記超電導コイルとの間に相当する前記回転軸の前記外表面には、前記鏡面処理が施されない構成としてもよい。また、前記回転軸の外表面と前記スロート部の内表面との離間距離を１ｍｍ以上１０ｍｍ以下としてもよい。

【0008】

また、本発明は、柱状体内に配置された被冷却体と、前記被冷却体を非接触で冷却する冷却源と、前記被冷却体が配置された側の前記柱状体の端部を内包する内槽と、前記内槽に接続されており前記柱状体の外周を覆うスロート部とを備え、前記スロート部の内表面の少なくとも一部及び前記柱状体の外表面の少なくとも一部に鏡面処理が施されたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、スロート部の内表面の少なくとも一部及び回転軸の外表面の少なくとも一部に鏡面処理が施されたため、スロート部と回転軸との隙間を通じて輻射熱が侵入することが抑制される。従って、超電導体を効率良く冷却することができ、冷却源の熱負荷を簡単に低減できる。
また、本発明によれば、スロート部の内表面の少なくとも一部及び柱状体の外表面の少なくとも一部に鏡面処理が施されたため、スロート部と柱状体との隙間を通じて輻射熱が侵入することが抑制される。従って、被冷却体を効率良く冷却することができ、冷却源の熱負荷を簡単に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態にかかる超電導磁気軸受が搭載された電力貯蔵装置の概略構成図である。

【図2】超電導磁気軸受の概略構成を示す部分拡大図である。

【図3】高温側温度と侵入熱との関係を輻射、伝達ごとに示したグラフである。

【図4】鏡面処理の有無、及び鏡面処置領域の変化させた場合の超電導バルク体、侵入熱との関係をまとめた図である。

【図5】輻射熱の比Ｑｚ／Ｑｒと、スロート部と回転軸の隙間との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の一実施の形態について説明する。
図１は、本実施形態にかかる超電導磁気軸受が搭載された超電導フライホイール電力貯蔵装置（以下、電力貯蔵装置という）の概略構成図である。
電力貯蔵装置１は、モータ／発電機１１と、フライホイール１３と、このフライホイール１３の回転軸１４を回転自在に支持する超電導磁気軸受１５とを有し、電力によりモータ／発電機１１を回転させることによりフライホイール１３を回転させ、電力を回転力に変換して蓄え、また、フライホイール１３の回転力によりモータ／発電機１１を回転させて発電することにより回転力を電力に変換して出力するように構成されている。

【0012】

この電力貯蔵装置１はケース体１７を有し、このケース体１７内にフライホイール１３及び回転軸１４が格納されている。ケース体１７の上面部には、モータ／発電機１１が配置されている。このモータ／発電機１１と回転軸１４の上端１４Ａ（他端）との間には、非接触式（空隙式）の電磁クラッチ装置１９が配置され、両者間に非接触で回転が伝達されるように構成されている。
このように非接触式の電磁クラッチ装置１９を設けることにより、モータ／発電機１１の回転軸を常に回転させる必要がなくなり、このモータ／発電機１１のロータが常時高速で回転することに伴う渦電流損失やモータ／発電機１１のベアリングの回転損失等の損失を防ぐことができ、この電力貯蔵装置１の効率を向上させることができる。

【0013】

ケース体１７は、ベース板２１上に脚片部２３を介して配置されており、ベース板２１とケース体１７との間の空間に超電導磁気軸受１５が配置されている。
具体的には、ケース体１７の下方には冷却容器２５が取り付けられ、この冷却容器２５内に超電導磁気軸受１５が格納される。冷却容器２５は、断熱性の高い材料を用いて形成され、電力貯蔵装置１が設置された空間の雰囲気温度が超電導磁気軸受１５に伝達されることを抑制している。

【0014】

超電導磁気軸受１５は、図２に示すように、回転軸１４の下端１４Ｂ（一端）に設けられる超電導バルク体３１（超電導体）と、この超電導バルク体３１の周囲を囲むように配置される超電導コイル３３と、この超電導コイル３３を内包する内槽３５と、この内槽３５に接続されて回転軸１４の外周を覆うように延材する筒状のスロート部３７とを備える。内槽３５は、冷却容器２５の底面に不図示の支持部材によって支持されており、この支持部材は、熱侵入が極力防止される材質、形態が選択される。
超電導バルク体３１は、超電導コイル３３に対して浮上状態となるように配置されるため、超電導バルク体３１が設けられた回転軸１４及びフライホイール１３は、超電導コイル３３と非接触状態で回転することができるように構成される。

【0015】

超電導バルク体３１は、高温超電導体であるＲＥ系超電導材（ＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ材料，ＲＥはＧｄやＹなどの希土類元素）が用いられる。温度条件によっては、超電導体として臨界温度の低いＮｂ₃Ｓｎ系やＮｂ−Ｔｉ系の材料を適用しても良い。超電導コイル３３の材質も限定されるものではないが、性能向上がめざましいＲＥ系高温超電導線材（ＲＥはＹなどの希土類）、ビスマス系高温超電導線材やＭｇＢ₂超電導線材等が用いられる。温度条件によっては、Ｎｂ−Ｔｉ系超電導線材やＮｂ₃Ｓｎ系超電導線材を用いてもよい。
また、超電導磁気軸受１５には、図１に示すように、超電導コイル３３を臨界温度以下に冷却するための熱伝導型の冷却装置４１（冷却源）が取り付けられている。この冷却装置４１は、例えばＨｅ圧縮器４２とＨｅ冷却器等の極低温冷却器４３とを備えて構成され、極低温冷却器４３は、冷却容器２５内に配置されて熱伝導部材３４を介して超電導コイル３３と伝熱可能となっている。このため、極低温冷却器４３の冷熱が熱伝導部材３４を介して、超電導コイル３３に伝達されるため、この超電導コイル３３は臨界温度以下に冷却される。
また、内槽３５内には、Ｈｅ（ヘリウム）ガスが充填されている。これにより、超電導バルク体３１は、臨界温度以下に冷却された超電導コイル３３からの輻射熱で冷却されると共に、ヘリウムガスを介して伝熱によって冷却されるため、超電導バルク体３１を効率良く冷却することができる。

【0016】

内槽３５は、熱伝導率の高い材料であるＣｕ（銅）で形成されている。Ｃｕの他には、Ａｌ（アルミニウム）を用いることもできる。具体的には、熱伝導率が５００Ｗ／Ｋｍ以上となる材料（例えば、Ｃｕ，Ａｌ）が好ましく、内槽３５内の温度が５０Ｋ以下の場合には、熱伝導率が１０００Ｗ／Ｋｍ以上となる材料（例えば、高純度Ｃｕ，高純度Ａｌ）を用いるのが更に好ましい。
この構成では、内槽３５を熱伝導率の高い材料であるＣｕで形成しているため、内槽３５の壁面が均等に冷却され、この壁面からの輻射及び伝熱によって超電導バルク体３１を効率良く冷却することができる。

【0017】

ところで、上記した構成では、回転軸１４の下端１４Ｂに設けられた超電導バルク体３１を冷却するために、超電導コイル３３を収容した内槽３５を備え、この内槽３５内を冷却装置４１によって冷却している。
しかし、回転軸１４の下端１４Ｂを除いた他の部分（例えば、上端１４Ａ）は、内槽３５の外部であるケース体１７内に延在している。ケース体１７内は、冷却されていないため、該ケース体１７が設置される空間の雰囲気温度に近い温度となる。この雰囲気温度は、当然のことながら内槽３５内の冷却温度に比べて高い温度となるため、回転軸１４の中に温度の高い部分と低い部分による温度勾配が生じる。
温度勾配が生じると、伝達及び輻射によって、温度の高い高温側部分（上端１４Ａ）から低い低温側部分（下端１４Ｂ）に熱が侵入するため、その分、冷却装置４１の熱負荷が高くなることが想定された。
発明者達が、実験等を重ねたところ、図３に示すように、高温側部分の温度が１００（Ｋ）を超えると、輻射による熱侵入が伝熱による熱侵入を大きく上回るという知見を得た。通常、ケース体１７が設置される空間の雰囲気温度は、１００（Ｋ）以上となるため、輻射による侵入熱を抑えて冷却装置４１の熱負荷の低減を図ることが重要となっている。

【0018】

そこで、本実施形態では、内槽３５内への輻射熱の侵入を抑えるために、スロート部３７の内周面３７Ａ（内表面）の一部及び回転軸１４の外周面１４Ｃ（外表面）の一部にそれぞれ鏡面処理を施している。鏡面処理とは、輻射率が０．１以下となるような表面処理をいう。
本実施形態では、回転軸１４及びスロート部３７は、いずれも熱伝導率が１０Ｗ／Ｋｍよりも小さい材料である繊維強化プラスチック（ＦＲＰ；Fiber Reinforced Plastics）で形成されている。この場合には、回転軸１４の外周部及びスロート部３７の内周部にそれぞれ、金属（例えば、ＳＵＳ（ステンレススチール）またはＴｉ（チタン））製のスリーブ（不図示）を取り付ける。回転軸１４に取り付けたスリーブの外周面（回転軸１４の外周面に相当）、及び、スロート部３７に取り付けたスリーブの内周面（スロート部３７の内周面に相当）のそれぞれ一部に鏡面処理を施せばよい。なお、回転軸１４については、該回転軸を金属（例えば、ＳＵＳ（ステンレススチール）またはＴｉ（チタン））で形成し、この外周面の一部を鏡面処理しても良いことは勿論である。

【0019】

このような鏡面処理は、図２に示すように、スロート部３７の内周面３７Ａ及び回転軸１４の外周面１４Ｃのうち、相互に対向する領域３７Ａ１，１４Ｃ１にそれぞれ施されている。具体的には、鏡面処理は、スロート部３７の上端３７Ｂ（開放端）を含む領域、すなわち、上端３７Ｂ（開放端）から該スロート部３７の長さＬの半分の長さ（１／２Ｌ）だけ離れた位置までの領域３７Ａ１及び、該領域３７Ａ１に対向する回転軸１４の外周面１４Ｃの領域１４Ｃ１に施されている。
発明者達の実験等によれば、鏡面処理は、スロート部３７の上端３７Ｂから該スロート部３７の長さＬの１／４以上半分以下の長さ（１／４Ｌ以上１／２Ｌ以下）離れた位置までの領域３７Ａ１に設けることが好ましいことが判明した。なお、符号３７Ｃは、内槽３５に接続されるスロート部３７の下端（接続端）を示す。

【0020】

次に、実施例について述べる。
［実施例１］
実施例１では、内槽３５は残留抵抗比が１００の高純度Ｃｕ（銅）で形成され、回転軸１４及びスロート部３７は、いずれも繊維強化プラスチックで形成されている。この回転軸１４の外周及びスロート部３７の内周には、それぞれＳＵＳ（ステンレススチール）製のスリーブ（不図示）が取り付けられている。回転軸１４に取り付けられるスリーブの外周面（回転軸１４の外周面１４Ｃに相当）、及び、スロート部３７に取り付けられるスリーブの内周面（スロート部３７の内周面３７Ａに相当）にはそれぞれ鏡面処理が施されている。
鏡面処理は、輻射率を０．０５とし、該鏡面処理をスロート部３７の上端３７Ｂ（開放端）から該スロート部３７の長さＬの１／４の長さ（１／４Ｌ）離れた位置までの領域、及び、これに対向する回転軸１４の外周面１４Ｃの領域に施した。

【0021】

［実施例２］
実施例２では、回転軸１４の外周面１４Ｃ及びスロート部３７の内周面３７Ａに施される鏡面処理領域が実施例１と異なる。具体的には、鏡面処理は、スロート部３７の内周面３７Ａの全領域（すなわち上端３７Ｂから下端３７Ｃまで）と、この領域に対向する回転軸１４の外周面１４Ｃの領域に施されている。他の構成については上記した実施例１と同一である。
［実施例３］
実施例３においても、回転軸１４の外周面１４Ｃ及びスロート部３７の内周面３７Ａに施される鏡面処理領域が実施例１，２と異なる。具体的には、鏡面処理は、スロート部３７の下端３７Ｃから該スロート部３７の長さＬの半分の長さ（１／２Ｌ）離れた位置までの領域、及び、これに対向する回転軸１４の外周面１４Ｃの領域に施されている。他の構成については上記した実施例１と同一である。

【0022】

また、従来例として、鏡面処理を施していないものを挙げる。
［従来例］
従来例では、回転軸１４の外周面１４Ｃ及びスロート部３７の内周面３７Ａには、いずれも鏡面処理が施されていない。他の構成については上記した実施例１と同一である。

【0023】

以上の実施例１〜３及び従来例について、冷却装置４１を作動させて超電導バルク体３１を冷却した際の、該超電導バルク体３１の温度を測定し、内槽３５内に侵入した熱量を算出した。これらの結果をまとめたものが図４である。
この図４によれば、実施例１では、従来例と比較して、超電導バルク体３１の温度は１６Ｋ低下するとともに、侵入熱を１９Ｗ低減することが可能となっている。このため、従来のものに比べて、超電導バルク体３１を効率良く冷却することができ、冷却装置４１の熱負荷を簡単に低減することができる。
また、実施例２は、実施例１と同一の結果が出ており、スロート部３７の上端３７Ｂ（開放端）からの所定領域（高温側）に鏡面処理が施されていれば、上端３７Ｂ側からの熱の侵入が抑制されるため、下端３７Ｃ側への鏡面処理の有無にかかわらず、冷却装置４１の熱負荷を低減することができることがわかる。
実施例１及び２によれば、スロート部３７の上端３７Ｂ（開放端）からの所定領域（高温側）に鏡面処理を施すことにより、簡単な構成で冷却装置４１の熱負荷を効果的に低減できる。
また、実施例３では、超電導バルク体３１は、実施例１，２と同等の温度（３１Ｋ）まで低下したものの、侵入熱は実施例１，２に比べて８Ｗ（３０％）程大きい。これは、ケース体１７内に近い高温側に鏡面処理が施されていないため、熱が回転軸１４とスロート部３７との隙間に侵入し、輻射熱によって、回転軸１４を加熱した分、冷却装置４１の熱負荷が大きくなったためと考えられる。このため、鏡面処理は、スロート部３７の上端３７Ｂから該スロート部３７の長さＬの１／４以上半分以下の長さ（１／４Ｌ以上１／２Ｌ以下）だけ離れた位置までの領域３７Ａ１（所定領域）に設けることが好ましい。
なお、実施例１〜３において、超電導バルク体３１と超電導コイル３３との間に相当する回転軸１４の下端（低温）側の外周面１４Ｃ２には鏡面処理が施されていない。

【0024】

次に、回転軸１４とスロート部３７との隙間について説明する。
図５は、輻射熱の比Ｑｚ／Ｑｒと、スロート部３７と回転軸１４の隙間距離ｙとの関係を示すグラフである。
図２に示すように、スロート部３７から回転軸１４へ伝わる輻射熱をＱｒ、スロート部３７から内槽３５へ伝わる輻射熱をＱｚとする。この場合、輻射熱の比Ｑｚ／Ｑｒは、回転軸１４の直径Ｘに関係なく、スロート部３７と回転軸１４の隙間距離（離間距離）ｙと正比例の関係にある。
ここで、輻射熱の比Ｑｚ／Ｑｒが１よりも大きくなる、すなわちＱｚ＞Ｑｒとなると、スロート部３７から内槽３５へ伝わる輻射熱Ｑｚが大きくなるため、輻射熱Ｑｚが内槽３５内に侵入しやすくなる。
このため、本構成では、回転軸１４の外周面１４Ｃとスロート部３７の内周面３７Ａとの離間距離（隙間距離）ｙは、上限を１０ｍｍとしている。これによれば、輻射熱の比Ｑｚ／Ｑｒを１以下に保つことができるため、輻射熱の内槽３５内への侵入を効果的に抑えることができる。
一方、本実施形態にように、フライホイール１３が接続される回転軸１４の場合には、スロート部３７と回転軸１４の隙間距離ｙが小さくなると、振動によって、回転軸１４がスロート部３７に接触する恐れがある。このため、本構成では、隙間距離ｙの下限を１ｍｍとし、回転軸１４とスロート部３７との接触を防止している。

【0025】

以上説明したように、本実施形態によれば、回転軸１４の下端１４Ｂに配置された超電導バルク体３１と、超電導バルク体３１の周囲に配置された超電導コイル３３と、超電導コイル３３に熱的に接続された冷却装置４１とを備え、回転軸１４を非接触状態に浮上させて支持する超電導磁気軸受１５であって、超電導コイル３３を内包する内槽３５と、内槽３５と接続されて回転軸１４の外周を覆うスロート部３７とを備え、スロート部３７の内周面３７Ａ及び回転軸１４の外周面１４Ｃのそれぞれ一部に鏡面処理が施されたため、スロート部３７と回転軸１４との隙間を通じて輻射熱が侵入することが抑制される。従って、超電導バルク体３１を効率良く冷却することができ、冷却装置４１の熱負荷を簡単に低減できる。

【0026】

また、本実施形態によれば、超電導バルク体３１は、回転軸１４の下端１４Ｂに配置され、該回転軸１４の上端１４Ａは、冷却装置４１による冷却温度よりも高い温度の空間に延在する。この構成では、回転軸１４における温度の高い部分の温度が１００（Ｋ）を超えると、輻射による熱侵入が伝熱による熱侵入を大きく上回るが、スロート部３７の内周面３７Ａ及び回転軸１４の外周面１４Ｃのそれぞれ一部に鏡面処理が施されたため、スロート部３７と回転軸１４との隙間を通じて輻射熱が侵入することが効果的に抑制することができる。

【0027】

また、本実施形態によれば、鏡面処理は、内周面３７Ａ及び外周面１４Ｃのうち、相互に対向する領域３７Ａ１，１４Ｃ１にそれぞれ施されているため、輻射熱の侵入を抑えることができる。

【0028】

また、本実施形態によれば、スロート部３７は、内槽３５と接続される下端３７Ｃとは反対側に開放端となる上端３７Ｂを備え、鏡面処理は、上端３７Ｂからスロート部３７の長さの１／４以上１／２以下の長さに相当する内周面３７Ａの領域３７Ａ１、及び、この領域３７Ａ１に対向する回転軸１４の外周面１４Ｃの領域１４Ｃ１に施されているため、少ない施工面積によっても効果的に輻射熱の内槽３５への侵入を抑制できる。

【0029】

また、本実施形態によれば、超電導バルク体３１と超電導コイル３３との間に相当する回転軸１４の下端側の外周面１４Ｃ２には、鏡面処理を施していない。鏡面処理は、すべての領域に施しても効果を奏するものではないため、効果の薄い領域には、鏡面処理を施さないことにより、超電導コイル３３及び熱伝導部材３４を介して極低温冷却器４３の冷熱が輻射によって超電導バルク体３１へ伝熱し、超電導バルク体３１が効果的に冷却される。また、構成を簡素化することにもなるため、超電導磁気軸受１５を安価に製作することができる。

【0030】

また、本実施形態によれば、回転軸１４の外周面１４Ｃとスロート部３７の内周面３７Ａとの隙間距離ｙを１ｍｍ以上１０ｍｍ以下としたため、回転軸１４とスロート部３７との接触を防止できるとともに、輻射熱の比Ｑｚ／Ｑｒを１以下に保つことができ、輻射熱の内槽３５内への侵入を効果的に抑えることができる。

【0031】

以上、本発明を実施するための形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。例えば、本実施形態では、超電導バルク体３１と超電導コイル３３とを備える超電導磁気軸受１５について説明したが、内槽への侵入熱を抑制して被冷却体を効果的に冷却する構成であれば他の構成とすることもできる。

【0032】

例えば、核磁気共鳴装置ＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance）のように、シャフト（柱状体）内に配置される被冷却体を非接触で冷却する冷却装置であれば、本願発明を適用することが可能である。この構成によっても、シャフトとスロート部との隙間を通じて輻射熱が侵入することが抑制される。従って、被冷却体を効率良く冷却することができ、冷却装置の熱負荷を簡単に低減できる。

【符号の説明】

【0033】

１ 電力貯蔵装置（超電導フライホイール電力貯蔵装置）
１１ モータ／発電機
１３ フライホイール
１４ 回転軸
１４Ａ 上端（他端）
１４Ｂ 下端（一端）
１４Ｃ 外周面（外表面）
１５ 超電導磁気軸受
３１ 超電導バルク体（超電導体）
３３ 超電導コイル
３５ 内槽
３７ スロート部
３７Ａ 内周面（内表面）
３７Ｂ 上端（開放端）
３７Ｃ 下端（接続端）
４１ 冷却装置（冷却源）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】