JP2705858B2 - 極低温冷凍装置 - Google Patents
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は極低温冷凍装置に関す
る。この極低温冷凍装置は磁気浮上式鉄道(リニアモー
ターカー)に適用できる。
る。この極低温冷凍装置は磁気浮上式鉄道(リニアモー
ターカー)に適用できる。
【0002】
【従来の技術】極低温冷凍装置、例えば、磁気浮上式鉄
道(リニアモーターカー)に装備される極低温冷凍装置
として、特公平2−27828号公報に開示されている
様に、超電導コイルが浸漬される極低温の液体ヘリウム
が収納される密閉状態の液室をもつ超電導装置と、超電
導装置の液室に供給する液体ヘリウムを生成する冷凍手
段と、超電導装置の液室に収納した液体ヘリウムから蒸
発したヘリウムガスが貯溜されるタンク室をもつ貯溜タ
ンクとを具備するものが知られている。
道(リニアモーターカー)に装備される極低温冷凍装置
として、特公平2−27828号公報に開示されている
様に、超電導コイルが浸漬される極低温の液体ヘリウム
が収納される密閉状態の液室をもつ超電導装置と、超電
導装置の液室に供給する液体ヘリウムを生成する冷凍手
段と、超電導装置の液室に収納した液体ヘリウムから蒸
発したヘリウムガスが貯溜されるタンク室をもつ貯溜タ
ンクとを具備するものが知られている。
【0003】ところで超電導コイルが浸漬される極低温
の液体ヘリウムは外部からの熱伝導、熱輻射により受熱
し、液体ヘリウムからヘリウムガスが蒸発する。例えば
ある体積の液体ヘリウムに1Wの熱負荷が加った場合に
は、1.4リットル/hr程度のヘリウムガスは蒸発す
る。その蒸発したヘリウムガスは貯溜タンクに貯溜さ
れ、ヘリウムガスの大気放出が防止されている。ここ
で、液体ヘリウムの蒸発量が多いと、液室の液体ヘリウ
ムの液位が低下し、超電導コイルに悪影響を与える。そ
こで、前記した特公平2−27828号公報に開示され
ている装置では、液室内に液面計を装備し、液室内の液
体ヘリウムの量を液面計で検出し、液体ヘリウムの量が
減少した場合には冷凍手段の冷凍能力をアップし、冷凍
手段で生成する液体ヘリウムの量を増加し、液室に供給
する液体ヘリウムの量を増加することにしている。
の液体ヘリウムは外部からの熱伝導、熱輻射により受熱
し、液体ヘリウムからヘリウムガスが蒸発する。例えば
ある体積の液体ヘリウムに1Wの熱負荷が加った場合に
は、1.4リットル/hr程度のヘリウムガスは蒸発す
る。その蒸発したヘリウムガスは貯溜タンクに貯溜さ
れ、ヘリウムガスの大気放出が防止されている。ここ
で、液体ヘリウムの蒸発量が多いと、液室の液体ヘリウ
ムの液位が低下し、超電導コイルに悪影響を与える。そ
こで、前記した特公平2−27828号公報に開示され
ている装置では、液室内に液面計を装備し、液室内の液
体ヘリウムの量を液面計で検出し、液体ヘリウムの量が
減少した場合には冷凍手段の冷凍能力をアップし、冷凍
手段で生成する液体ヘリウムの量を増加し、液室に供給
する液体ヘリウムの量を増加することにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら車両の停
止時には液室内の液体ヘリウムの量を液面計で検出でき
るものの、車両の走行中や増速減速時には、液室内の液
体ヘリウムの液面が揺動する。液室内に揺動防止板を装
備しても、揺動は完全には回避できない。そのため従来
の磁気浮上式鉄道においては、車両の走行中や増速減速
時では、液体ヘリウムの量を検出できない。そこで液体
ヘリウムの蒸発量が多い場合は勿論のこと、蒸発量が少
なく液体ヘリウムの増量を必要としない場合において
も、冷凍手段を常に最高出力状態で駆動させていた。故
に多量の電力を必要とし、電源が車載方式の場合には不
利である。
止時には液室内の液体ヘリウムの量を液面計で検出でき
るものの、車両の走行中や増速減速時には、液室内の液
体ヘリウムの液面が揺動する。液室内に揺動防止板を装
備しても、揺動は完全には回避できない。そのため従来
の磁気浮上式鉄道においては、車両の走行中や増速減速
時では、液体ヘリウムの量を検出できない。そこで液体
ヘリウムの蒸発量が多い場合は勿論のこと、蒸発量が少
なく液体ヘリウムの増量を必要としない場合において
も、冷凍手段を常に最高出力状態で駆動させていた。故
に多量の電力を必要とし、電源が車載方式の場合には不
利である。
【0005】本発明は上記した実情に鑑みなされたもの
であり、その目的は、車両の走行中/停止時にかかわら
ず液化ガスの蒸発量が多い必要時のみ冷凍手段の冷凍能
力をアップして、液室に送る液化ガスを増量し、これに
より液室内の液化ガスの液位を適切に維持し、更には、
節電の面で有利な極低温冷凍装置を提供することにあ
る。
であり、その目的は、車両の走行中/停止時にかかわら
ず液化ガスの蒸発量が多い必要時のみ冷凍手段の冷凍能
力をアップして、液室に送る液化ガスを増量し、これに
より液室内の液化ガスの液位を適切に維持し、更には、
節電の面で有利な極低温冷凍装置を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の極低温冷凍装置
は、超電導材料が浸漬される液化ガスが収納される密閉
状態の液室をもつ超電導装置と、超電導装置の液室に供
給する液化ガスを生成する冷凍手段と、冷凍手段と超電
導装置の液室とをつなぎ冷凍手段で生成された液化ガス
を超電導装置の液室に送る供給路と、超電導装置の液室
に収納した液化ガスから蒸発したガスが貯溜されるタン
ク室をもつ貯溜タンクと、貯溜タンクのタンク室に貯溜
されたガスを冷凍手段に戻す戻し路と、貯溜タンクのタ
ンク室のガスの圧力を検出するガス圧力検出手段と、貯
溜タンクのタンク室のガスの温度を検出するガス温度検
出手段と、ガス圧力検出手段で検出した実際のガス圧力
をガス温度検出手段で検出した温度で補正してガス蒸発
量を得、そのガス蒸発量が基準域よりも大きいときに冷
凍手段の冷凍出力を増加させる制御手段とを具備するこ
とを特徴とするものである。
は、超電導材料が浸漬される液化ガスが収納される密閉
状態の液室をもつ超電導装置と、超電導装置の液室に供
給する液化ガスを生成する冷凍手段と、冷凍手段と超電
導装置の液室とをつなぎ冷凍手段で生成された液化ガス
を超電導装置の液室に送る供給路と、超電導装置の液室
に収納した液化ガスから蒸発したガスが貯溜されるタン
ク室をもつ貯溜タンクと、貯溜タンクのタンク室に貯溜
されたガスを冷凍手段に戻す戻し路と、貯溜タンクのタ
ンク室のガスの圧力を検出するガス圧力検出手段と、貯
溜タンクのタンク室のガスの温度を検出するガス温度検
出手段と、ガス圧力検出手段で検出した実際のガス圧力
をガス温度検出手段で検出した温度で補正してガス蒸発
量を得、そのガス蒸発量が基準域よりも大きいときに冷
凍手段の冷凍出力を増加させる制御手段とを具備するこ
とを特徴とするものである。
【0007】冷凍手段としては、逆スターリングサイク
ルを用いた冷凍機、ジュールトムソン弁などを採用でき
る。制御手段は、ガス蒸発量が基準域よりも大きいとき
に冷凍手段の冷凍出力を増加させるものであるが、冷凍
手段の冷凍出力を増大させるにあたっては、例えば、作
動流体のガス圧力の増減を図る手段、冷凍サイクルの回
転数の増減を図る手段、ジュールトムソン弁をもつジュ
ールトムソン回路の作動流体の増減を図る手段を採用で
きる。
ルを用いた冷凍機、ジュールトムソン弁などを採用でき
る。制御手段は、ガス蒸発量が基準域よりも大きいとき
に冷凍手段の冷凍出力を増加させるものであるが、冷凍
手段の冷凍出力を増大させるにあたっては、例えば、作
動流体のガス圧力の増減を図る手段、冷凍サイクルの回
転数の増減を図る手段、ジュールトムソン弁をもつジュ
ールトムソン回路の作動流体の増減を図る手段を採用で
きる。
【0008】
【作用】冷凍手段は液化ガスを生成する。その液化ガス
は供給路を介して超電導装置の液室に送られ、超電導材
料を極低温に維持する。液室の液化ガスからガスは蒸発
するが、その蒸発したガスはその大気放出を回避するた
めに貯溜タンクのタンク室に貯溜される。
は供給路を介して超電導装置の液室に送られ、超電導材
料を極低温に維持する。液室の液化ガスからガスは蒸発
するが、その蒸発したガスはその大気放出を回避するた
めに貯溜タンクのタンク室に貯溜される。
【0009】またガス圧力検出手段は貯溜タンクのタン
ク室の実際の圧力を検出するとともに、ガス温度検出手
段は貯溜タンクのタンク室の実際の温度を検出する。そ
の信号は制御手段に入力される。ここで、ボイルシャル
ルの法則によれば、同一体積のガスであっても、温度に
応じてガス圧力は変動する。そのため制御手段は、ガス
圧力検出手段で検出した実際のガス圧力を基にし、更
に、ガス温度検出手段で検出した温度でそのガス圧力を
補正し、これにより液室から蒸発したガス蒸発量を得
る。そして、制御手段は、ガス蒸発量が基準域よりも大
きいときには冷凍手段の冷凍出力を増加させる。これに
より冷凍手段で生成される液化ガスが増量され、その増
量された液化ガスは供給路を介して超電導装置の液室に
送られる。
ク室の実際の圧力を検出するとともに、ガス温度検出手
段は貯溜タンクのタンク室の実際の温度を検出する。そ
の信号は制御手段に入力される。ここで、ボイルシャル
ルの法則によれば、同一体積のガスであっても、温度に
応じてガス圧力は変動する。そのため制御手段は、ガス
圧力検出手段で検出した実際のガス圧力を基にし、更
に、ガス温度検出手段で検出した温度でそのガス圧力を
補正し、これにより液室から蒸発したガス蒸発量を得
る。そして、制御手段は、ガス蒸発量が基準域よりも大
きいときには冷凍手段の冷凍出力を増加させる。これに
より冷凍手段で生成される液化ガスが増量され、その増
量された液化ガスは供給路を介して超電導装置の液室に
送られる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜図3に基づき
説明する。 (構成)この極低温冷凍装置は、超電導装置1と、冷凍
手段2と、供給路3と、タンク室40および元弁42を
もつ貯溜としての中圧タンク4と、戻し路5と、ガス圧
力センサ6と、ガス温度センサ7と、制御装置8とをも
つ。
説明する。 (構成)この極低温冷凍装置は、超電導装置1と、冷凍
手段2と、供給路3と、タンク室40および元弁42を
もつ貯溜としての中圧タンク4と、戻し路5と、ガス圧
力センサ6と、ガス温度センサ7と、制御装置8とをも
つ。
【0011】超電導装置1は、内槽10と熱シールド板
11と車載液体窒素タンク12と外槽13とで形成され
ている。内槽10には液室16が形成されている。液室
16に、液体ヘリウム15が所定の液位で収納されてい
る。液体ヘリウム15の下部には、永久電流を流して強
力な磁界を発生させる超電導コイル14が浸漬されてい
る。車載液体窒素タンク12には液体窒素供給管17を
介して仕切り弁18が装備されている。そして液体窒素
タンク19からの補給路19aが仕切り弁18に接続さ
れると、液体窒素タンク19内の液体窒素は車載液体窒
素タンク12に送られ、これにより熱シールド板11の
図略のパイプに液体窒素が供給され、内槽10の液体ヘ
リウム15を熱シールドして液体ヘリウム15の昇温を
抑止する。なお車載液化窒素タンク12には、余剰の窒
素ガスを放出する大気連通タイプの窒素ガス放出管12
bが装備されている。外槽13内は高真空とされてお
り、真空断熱されている。
11と車載液体窒素タンク12と外槽13とで形成され
ている。内槽10には液室16が形成されている。液室
16に、液体ヘリウム15が所定の液位で収納されてい
る。液体ヘリウム15の下部には、永久電流を流して強
力な磁界を発生させる超電導コイル14が浸漬されてい
る。車載液体窒素タンク12には液体窒素供給管17を
介して仕切り弁18が装備されている。そして液体窒素
タンク19からの補給路19aが仕切り弁18に接続さ
れると、液体窒素タンク19内の液体窒素は車載液体窒
素タンク12に送られ、これにより熱シールド板11の
図略のパイプに液体窒素が供給され、内槽10の液体ヘ
リウム15を熱シールドして液体ヘリウム15の昇温を
抑止する。なお車載液化窒素タンク12には、余剰の窒
素ガスを放出する大気連通タイプの窒素ガス放出管12
bが装備されている。外槽13内は高真空とされてお
り、真空断熱されている。
【0012】冷凍手段2は極低温を生成するものであ
り、内槽10の液室16に供給する液体ヘリウムをヘリ
ウムガスから生成する。冷凍手段2は、逆スターリング
サイクルを利用した冷凍機20と、冷凍機20の膨張行
程および圧縮行程を行う第1電動機21と、冷凍機20
に高圧ヘリウムガスを送る圧縮機22と、圧縮機22を
駆動させる第2電動機23と、ジュールトムソン膨張を
行うジュールトムソン弁24とで形成されている。ジュ
ールトムソン弁24は超電導装置1内に装備されてい
る。ここで、冷凍機20で生成された極低温の高圧ヘリ
ウムは供給路3を通り、更にジュールトムソン弁24で
気液混合のミスト状の液体ヘリウムとなる。
り、内槽10の液室16に供給する液体ヘリウムをヘリ
ウムガスから生成する。冷凍手段2は、逆スターリング
サイクルを利用した冷凍機20と、冷凍機20の膨張行
程および圧縮行程を行う第1電動機21と、冷凍機20
に高圧ヘリウムガスを送る圧縮機22と、圧縮機22を
駆動させる第2電動機23と、ジュールトムソン膨張を
行うジュールトムソン弁24とで形成されている。ジュ
ールトムソン弁24は超電導装置1内に装備されてい
る。ここで、冷凍機20で生成された極低温の高圧ヘリ
ウムは供給路3を通り、更にジュールトムソン弁24で
気液混合のミスト状の液体ヘリウムとなる。
【0013】供給路3は高圧路であり、冷凍手段2の冷
凍機20と内槽10の液室16とをつないでおり、先端
には気液分離器30が装備されている。気液分離器30
は冷凍手段2から送られた気液混合のミスト状の液体ヘ
リウムから液体とガスとを分離して液体のみを液室16
に滴下させるものである。したがって内槽10の液室1
6の液上の上部空間には気液混合のミストでなく、ガス
が残るものである。これによりミストが金属製の中圧タ
ンク4内に進入することは回避される。
凍機20と内槽10の液室16とをつないでおり、先端
には気液分離器30が装備されている。気液分離器30
は冷凍手段2から送られた気液混合のミスト状の液体ヘ
リウムから液体とガスとを分離して液体のみを液室16
に滴下させるものである。したがって内槽10の液室1
6の液上の上部空間には気液混合のミストでなく、ガス
が残るものである。これによりミストが金属製の中圧タ
ンク4内に進入することは回避される。
【0014】蒸発ガス戻し路は9は通路9a、9b、9
c、9d、9eからなる。通路9aは液室16の上部空
間と冷凍機20とをつないでいる。通路9eには吐出圧
調整弁90が配置されている。ここで、冷凍機20に送
られるヘリウムガスが所定値よりも過剰になり、通路9
dの圧が所定値よりも高いときには、吐出圧調整弁90
は自動的に開放するものである。そして吐出圧調整弁9
0が開放されているとき、内槽10の液室16で蒸発し
たガスは、通路9dの分岐点9rで分岐し、冷凍機20
側に送られるとともに、吐出圧調整弁90を介して中圧
タンク4のタンク室40にも送られ、これにより圧縮機
22の吐出圧が調整される。そして、中圧タンク4のタ
ンク室40に送られたガスはそこで中圧される。
c、9d、9eからなる。通路9aは液室16の上部空
間と冷凍機20とをつないでいる。通路9eには吐出圧
調整弁90が配置されている。ここで、冷凍機20に送
られるヘリウムガスが所定値よりも過剰になり、通路9
dの圧が所定値よりも高いときには、吐出圧調整弁90
は自動的に開放するものである。そして吐出圧調整弁9
0が開放されているとき、内槽10の液室16で蒸発し
たガスは、通路9dの分岐点9rで分岐し、冷凍機20
側に送られるとともに、吐出圧調整弁90を介して中圧
タンク4のタンク室40にも送られ、これにより圧縮機
22の吐出圧が調整される。そして、中圧タンク4のタ
ンク室40に送られたガスはそこで中圧される。
【0015】戻し路5は、中圧タンク4のタンク室40
に中圧されたガスを圧縮機22の吸込側22aに戻すも
のであり、吸込圧調整弁50が配置されている。ここ
で、冷凍機20側に送られるヘリウムガスが所定値より
も過小となり、通路9cの圧が所定値よりも低下したと
きに吸込圧調整弁50は自動的に開放し、中圧タンク4
内のヘリウムガスを圧縮機22の吸込側22aに補給
し、圧縮機22の吸込圧を調整するものである。
に中圧されたガスを圧縮機22の吸込側22aに戻すも
のであり、吸込圧調整弁50が配置されている。ここ
で、冷凍機20側に送られるヘリウムガスが所定値より
も過小となり、通路9cの圧が所定値よりも低下したと
きに吸込圧調整弁50は自動的に開放し、中圧タンク4
内のヘリウムガスを圧縮機22の吸込側22aに補給
し、圧縮機22の吸込圧を調整するものである。
【0016】ガス圧力センサ6は具体的には圧力変換器
であり、中圧タンク4のタンク室40に配置されてお
り、タンク室40のガスの圧力を検出する。ガス温度セ
ンサ7は具体的には熱電対であり、中圧タンク4のタン
ク室40に配置されており、タンク室40のガスの温度
を検出する。液面計80は内槽10に装備されている。
液面計80で検出した内槽10の液室16の液体ヘリウ
ム15の液位が低いときには、制御装置81は気液分離
器30から液体ヘリウムを供給する指令を出す。
であり、中圧タンク4のタンク室40に配置されてお
り、タンク室40のガスの圧力を検出する。ガス温度セ
ンサ7は具体的には熱電対であり、中圧タンク4のタン
ク室40に配置されており、タンク室40のガスの温度
を検出する。液面計80は内槽10に装備されている。
液面計80で検出した内槽10の液室16の液体ヘリウ
ム15の液位が低いときには、制御装置81は気液分離
器30から液体ヘリウムを供給する指令を出す。
【0017】超電導装置1にはパワーリード93が装備
されており、パワーリード93は超電導コイル14と電
源装置95とをつなぐものであり、超電導コイル14に
電気を投入する励磁、超電導コイル14から電気を回収
する消磁を行なうものである。94は超電導コイル14
の励消磁のときに発熱したパワーリード93を冷却する
ためにヘリウムの流路9yを開放する仕切り弁である。
されており、パワーリード93は超電導コイル14と電
源装置95とをつなぐものであり、超電導コイル14に
電気を投入する励磁、超電導コイル14から電気を回収
する消磁を行なうものである。94は超電導コイル14
の励消磁のときに発熱したパワーリード93を冷却する
ためにヘリウムの流路9yを開放する仕切り弁である。
【0018】本実施例では、制御装置8には第1電動機
21、第2電動機23、ジュールトムソン弁24、ガス
圧力センサ6、ガス温度センサ7が電気的に接続されて
おり、制御装置8は第1電動機21、第2電動機23、
ジュールトムソン弁24を制御する出力信号を出力す
る。また、制御装置8にはガス圧力センサ6、ガス温度
センサ7の信号が入力される。 (作用)さて、第2電導機23の駆動に伴い、圧縮機2
2で圧縮された高圧のヘリウムガスは冷凍機20に送ら
れ、冷凍機20で液化される。その液体ヘリウムは供給
路3を介して気液分離器30から内槽10の液室16に
送られ、超電導コイル14を極低温に維持する。ところ
で液室16の液体ヘリウムは蒸発する。蒸発したぶん液
面は低下する。その蒸発したヘリウムガスは蒸発ガス戻
し路9の通路9a、9b、9c、9d、開放した吐出圧
調整弁90、通路9eを介して中圧タンク4のタンク室
40に中圧される。
21、第2電動機23、ジュールトムソン弁24、ガス
圧力センサ6、ガス温度センサ7が電気的に接続されて
おり、制御装置8は第1電動機21、第2電動機23、
ジュールトムソン弁24を制御する出力信号を出力す
る。また、制御装置8にはガス圧力センサ6、ガス温度
センサ7の信号が入力される。 (作用)さて、第2電導機23の駆動に伴い、圧縮機2
2で圧縮された高圧のヘリウムガスは冷凍機20に送ら
れ、冷凍機20で液化される。その液体ヘリウムは供給
路3を介して気液分離器30から内槽10の液室16に
送られ、超電導コイル14を極低温に維持する。ところ
で液室16の液体ヘリウムは蒸発する。蒸発したぶん液
面は低下する。その蒸発したヘリウムガスは蒸発ガス戻
し路9の通路9a、9b、9c、9d、開放した吐出圧
調整弁90、通路9eを介して中圧タンク4のタンク室
40に中圧される。
【0019】またガス圧力センサ6は中圧タンク4のタ
ンク室40の実際の圧力を検出する。ガス温度センサ7
は中圧タンク4のタンク室40の実際の温度を検出す
る。その信号は制御装置8に入力される。ここで、ボイ
ルシャルルの法則によれば、同一体積のガスであって
も、温度に応じてガス圧力は変動する。そのため制御装
置8は、ガス圧力センサ6で検出した実際のガス圧力を
基にし、更に、ガス温度センサ7で検出した温度でその
ガス圧力を補正し、これにより液室16から蒸発したガ
ス蒸発量を算出する。そして、制御装置8は、ガス蒸発
量が基準域よりも大きいときには冷凍手段2を構成する
第1電動機21、第2電動機23、ジュールトムソン弁
24のうちの少なくとも一方の作動を調整し、これによ
り冷凍手段2による冷凍出力を増加させる。すると通路
9cのヘリウムガスが圧縮機22へ吸込まれる量が増
し、吸込調整弁50が開放して中圧タンク4内のヘリウ
ムガスが圧縮機22へ補給される。そのため冷凍機20
で生成される液体ヘリウムが増量され、その増量された
液体ヘリウムは供給路3を介して内槽10の液室16に
補給され、従って蒸発による液体ヘリウム15の液面の
低下を補う。
ンク室40の実際の圧力を検出する。ガス温度センサ7
は中圧タンク4のタンク室40の実際の温度を検出す
る。その信号は制御装置8に入力される。ここで、ボイ
ルシャルルの法則によれば、同一体積のガスであって
も、温度に応じてガス圧力は変動する。そのため制御装
置8は、ガス圧力センサ6で検出した実際のガス圧力を
基にし、更に、ガス温度センサ7で検出した温度でその
ガス圧力を補正し、これにより液室16から蒸発したガ
ス蒸発量を算出する。そして、制御装置8は、ガス蒸発
量が基準域よりも大きいときには冷凍手段2を構成する
第1電動機21、第2電動機23、ジュールトムソン弁
24のうちの少なくとも一方の作動を調整し、これによ
り冷凍手段2による冷凍出力を増加させる。すると通路
9cのヘリウムガスが圧縮機22へ吸込まれる量が増
し、吸込調整弁50が開放して中圧タンク4内のヘリウ
ムガスが圧縮機22へ補給される。そのため冷凍機20
で生成される液体ヘリウムが増量され、その増量された
液体ヘリウムは供給路3を介して内槽10の液室16に
補給され、従って蒸発による液体ヘリウム15の液面の
低下を補う。
【0020】ところで制御装置8が実行するメインルー
チンのフローチャートの一例を図2に示す。図2に示す
様にステップS1ではレジスタ等を初期設定する。ステ
ップS3では内部タイマーをスタートする。ステップS
5、S7では制御サブルーチン、その他のサブルーチン
を実行し、ステップS9で1ルーチンの時間を一定にす
る内部タイマーの終了をまってステップS3に戻る。制
御サブルーチンのフローチャートの一例を図3に示す。
図3に示す様に、ステップS500ではガス圧力センサ
6及びガス温度センサ7で検出した圧力信号P、温度信
号Tを制御装置8に入力する。ステップS502ではサ
ンプリング回数Nを1インクリメントし、ステップS5
04ではサンプリング回数Nが所定回数に達したかを判
定し、所定回数であれば、ステップS506で液室16
から蒸発したガス蒸発量Pmを算出する。ステップS5
08でPmが基準域P1を越えていると判断された時に
はステップS510で、出力増加指令を出し第1電動機
21の回転数を増加する。ステップS512で基準域P
mがP2(P2>P1)を越えていると判断された時に
は、ヘリウムガスの蒸発量が多いため、ステップS51
4で出力増加指令を出し第2電動機23の回転数を増加
するとともにジュールトムソン弁24を冷凍能力増加側
に調整し、メインルーチンにリターンする。ステップS
508での判定の結果、Pmが基準域P1を越えていな
いと判断された時にはステップS550でPmが基準域
P3(P3<P1)未満か否か判定し、未満でなけれ
ば、ステップS580で常動指令を出し、第1電動機2
1、2電動機23及びジュールトムソン弁24を常動範
囲とする。ステップS550での判定の結果、Pmが基
準域P3未満であると判断された時にはガス蒸発量が少
ないので、ステップS552で出力低下指令を出し、第
2電動機21、第2電動機23及びジュールトムソン弁
24の冷凍出力を低下させ、液体ヘリウムの生成量を減
らす。またステップS512での判定の結果、Pmが基
準域P2を越えていないと判断された時にはステップS
570で常動指令を出し、第1電動機21を冷凍出力増
大側に維持するものの、第2電動機23及びジュールト
ムソン弁24を常動範囲とする。 (効果)以上説明した様に本実施例では、超電導装置1
の液室16からのガス蒸発量が基準域P1、P2よりも
大きいときには液室16の液位は低下するものの、制御
装置8は、冷凍手段2を構成する第1電動機21、第2
電動機23、ジュールトムソン弁24の作動を調整し、
これにより冷凍手段2の冷凍出力を増加させる。そのた
め冷凍手段2で生成される液体ヘリウムが増量され、そ
の増量された液体ヘリウムは供給路3を介して内槽10
の液室16に送られる。従って液室16の蒸発に起因す
る液体ヘリウムの液面低下を補い得る。そのため車両の
走行中/停止時にかかわらず超電導コイル14を保護す
るのに有利である。
チンのフローチャートの一例を図2に示す。図2に示す
様にステップS1ではレジスタ等を初期設定する。ステ
ップS3では内部タイマーをスタートする。ステップS
5、S7では制御サブルーチン、その他のサブルーチン
を実行し、ステップS9で1ルーチンの時間を一定にす
る内部タイマーの終了をまってステップS3に戻る。制
御サブルーチンのフローチャートの一例を図3に示す。
図3に示す様に、ステップS500ではガス圧力センサ
6及びガス温度センサ7で検出した圧力信号P、温度信
号Tを制御装置8に入力する。ステップS502ではサ
ンプリング回数Nを1インクリメントし、ステップS5
04ではサンプリング回数Nが所定回数に達したかを判
定し、所定回数であれば、ステップS506で液室16
から蒸発したガス蒸発量Pmを算出する。ステップS5
08でPmが基準域P1を越えていると判断された時に
はステップS510で、出力増加指令を出し第1電動機
21の回転数を増加する。ステップS512で基準域P
mがP2(P2>P1)を越えていると判断された時に
は、ヘリウムガスの蒸発量が多いため、ステップS51
4で出力増加指令を出し第2電動機23の回転数を増加
するとともにジュールトムソン弁24を冷凍能力増加側
に調整し、メインルーチンにリターンする。ステップS
508での判定の結果、Pmが基準域P1を越えていな
いと判断された時にはステップS550でPmが基準域
P3(P3<P1)未満か否か判定し、未満でなけれ
ば、ステップS580で常動指令を出し、第1電動機2
1、2電動機23及びジュールトムソン弁24を常動範
囲とする。ステップS550での判定の結果、Pmが基
準域P3未満であると判断された時にはガス蒸発量が少
ないので、ステップS552で出力低下指令を出し、第
2電動機21、第2電動機23及びジュールトムソン弁
24の冷凍出力を低下させ、液体ヘリウムの生成量を減
らす。またステップS512での判定の結果、Pmが基
準域P2を越えていないと判断された時にはステップS
570で常動指令を出し、第1電動機21を冷凍出力増
大側に維持するものの、第2電動機23及びジュールト
ムソン弁24を常動範囲とする。 (効果)以上説明した様に本実施例では、超電導装置1
の液室16からのガス蒸発量が基準域P1、P2よりも
大きいときには液室16の液位は低下するものの、制御
装置8は、冷凍手段2を構成する第1電動機21、第2
電動機23、ジュールトムソン弁24の作動を調整し、
これにより冷凍手段2の冷凍出力を増加させる。そのた
め冷凍手段2で生成される液体ヘリウムが増量され、そ
の増量された液体ヘリウムは供給路3を介して内槽10
の液室16に送られる。従って液室16の蒸発に起因す
る液体ヘリウムの液面低下を補い得る。そのため車両の
走行中/停止時にかかわらず超電導コイル14を保護す
るのに有利である。
【0021】また本実施例では、冷凍手段2を常に最高
出力とするのではなく、必要時のみ冷凍出力を増大させ
るので、節電に有利である。 (適用例)上記した実施例を磁気浮上式鉄道の車両に適
用した例を図4、図5に示す。この例では、車両100
は、室101をもつ車体102と、車体102を支える
台車103とで形成されている。台車103には中圧タ
ンク4、冷凍機20、圧縮機22、超電導装置1が装備
されている。中圧タンク4は、車体方向にのびる縦梁状
の第1タンク部4cと、車幅方向にのびる横梁状の第2
タンク部4dとをもつ。なお、107は中圧タンク4と
冷凍機20とを接続する可撓性配管であり、前記した冷
凍機20の液体ヘリウムを超電導装置1に送る供給路3
が内装されている。109は車両が走行する走行路を区
画する側壁部110に設けられた車両浮上、推進、案内
用のコイルである。
出力とするのではなく、必要時のみ冷凍出力を増大させ
るので、節電に有利である。 (適用例)上記した実施例を磁気浮上式鉄道の車両に適
用した例を図4、図5に示す。この例では、車両100
は、室101をもつ車体102と、車体102を支える
台車103とで形成されている。台車103には中圧タ
ンク4、冷凍機20、圧縮機22、超電導装置1が装備
されている。中圧タンク4は、車体方向にのびる縦梁状
の第1タンク部4cと、車幅方向にのびる横梁状の第2
タンク部4dとをもつ。なお、107は中圧タンク4と
冷凍機20とを接続する可撓性配管であり、前記した冷
凍機20の液体ヘリウムを超電導装置1に送る供給路3
が内装されている。109は車両が走行する走行路を区
画する側壁部110に設けられた車両浮上、推進、案内
用のコイルである。
【0022】
【発明の効果】以上説明した様に本発明の極低温冷凍装
置によれば、液室の液化ガスが蒸発すると、その液位は
低下するものの、そのガス蒸発量が基準域よりも大きい
ときには制御手段は冷凍手段の作動を調整し、冷凍出力
を増加させる。そのため冷凍手段で生成される液化ガス
が増量され、その増量された液化ガスは供給路を介して
内槽の液室に送られ、従って液室の蒸発に起因する液化
ガスの液面低下を補い得る。そのため液室内の超電導材
料を保護するのに有利である。
置によれば、液室の液化ガスが蒸発すると、その液位は
低下するものの、そのガス蒸発量が基準域よりも大きい
ときには制御手段は冷凍手段の作動を調整し、冷凍出力
を増加させる。そのため冷凍手段で生成される液化ガス
が増量され、その増量された液化ガスは供給路を介して
内槽の液室に送られ、従って液室の蒸発に起因する液化
ガスの液面低下を補い得る。そのため液室内の超電導材
料を保護するのに有利である。
【図1】実施例の極低温冷凍装置の構成図である。
【図2】実施例のメインルーチンの一例を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図3】実施例の制御サブルーチンの一例を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図4】磁気浮上式鉄道の車両を模式的に示す横断面図
である。
である。
【図5】磁気浮上式鉄道の車両を要部を模式的に示す平
面図である。
面図である。
図中、1は超電導装置、2は冷凍手段、20は冷凍機、
22は圧縮機、3は供給路、4は中圧タンク、5は戻し
路、6はガス圧力センサ、7はガス温度センサ、8は制
御装置を示す。
22は圧縮機、3は供給路、4は中圧タンク、5は戻し
路、6はガス圧力センサ、7はガス温度センサ、8は制
御装置を示す。
Claims (1)
- 【請求項1】 超電導材料が浸漬される液化ガスが収納
される密閉状態の液室をもつ超電導装置と、該超電導装
置の該液室に供給する液化ガスを生成する冷凍手段と、
該冷凍手段と該超電導装置の該液室とをつなぎ該冷凍手
段で生成された液化ガスを該超電導装置の該液室に送る
供給路と、該超電導装置の該液室に収納した液化ガスか
ら蒸発したガスが貯溜されるタンク室をもつ貯溜タンク
と、該貯溜タンクの該タンク室に貯溜されたガスを該冷
凍手段に戻す戻し路と、該貯溜タンクの該タンク室のガ
スの圧力を検出するガス圧力検出手段と、該貯溜タンク
の該タンク室のガスの温度を検出するガス温度検出手段
と、該ガス圧力検出手段で検出した実際のガス圧力を該
ガス温度検出手段で検出した温度で補正してガス蒸発量
を得、そのガス蒸発量が基準域よりも大きいときに該冷
凍手段の冷凍出力を増加させ液化ガスを増量する制御手
段とを具備することを特徴とする極低温冷凍装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3165742A JP2705858B2 (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 極低温冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3165742A JP2705858B2 (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 極低温冷凍装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05136468A JPH05136468A (ja) | 1993-06-01 |
JP2705858B2 true JP2705858B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=15818217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3165742A Expired - Fee Related JP2705858B2 (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 極低温冷凍装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2705858B2 (ja) |
-
1991
- 1991-07-05 JP JP3165742A patent/JP2705858B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05136468A (ja) | 1993-06-01 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |