JPH0227780A - 超電導機器用建屋 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超電導機器を冷却するために必要な液化窒素
を供給する手段に関する。

〔従来の技術〕

従来、液化窒素による冷却を必要とする機器では、機器
に液化窒素タンクを設けて、この液化窒素タンクへ窒素
液化装置、あるいは、別の大型の液化窒素タンクから定
期的に液化窒素を移送して供給していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、液化窒素移送の手段の自動化、あるい
は簡便さの点について考慮がされておらず、多種多数の
機器を同時に液化窒素で冷却する場合に、液化窒素の移
送回数が増大し、そのため、多数の人力が必要とされる
という問題があった。

本発明の目的は、液化窒素の冷却を必要とする機器（例
えば、超電導機器）を多数使用する建屋に、冷却系を設
け、個々の機器の冷却器を不要とすることにある。

［１ｌｌ１題を解決するための手段］ 上記目的は、液化窒素の冷却を必要とする機器を多数使
用する建屋に、窒素液化装置、ポンプ。

供給配管、戻り配管からなる流路を形成し、配管に弁を
もつ分岐管を複数個設けることにより達成される。特に
、供給配管を戻り配管と良好な熱伝導特性をもつ材料を
介して結合させ、戻り配管内の圧力を供給配管内の圧力
より低くすることにより達成される。

〔作用〕

窒素液化装置は、空気中の窒素ガスから断熱膨張の作用
により液化窒素を生成する。ポンプはこの液化窒素を液
相の状態で供給配管の中に流す。

液化窒素は、供給配管と戻り配管の間に設けたミニマム
フローラインにおいて減圧沸騰し、気液二相の状態とな
る。このミニマムフローラインは、オリフィス等のよう
に流体に圧力損失を作用させるもので構成される。ミニ
マムフローラインで低圧に仕切られた戻り配管の中を液
相と気相の状態で窒素は流れる。戻り配管と供給配管は
良好な熱伝導材料を介して結合しており１両方の配管は
断熱材により被覆されている。外部から断熱材を通して
配管の中に侵入してくる熱は、戻り配管内の液化窒素の
蒸発の潜熱として消費され、供給配管は戻り配管により
常に冷却される。その結果、液化窒素は供給配管内で気
液二相に分離することなく、液相のままで個々の機器に
供給される。気液二相の状態となって戻り配管の中を流
れる窒素は、窒素液化装置に回収され、断熱膨張の作用
により液化窒素が再生成される。この場合、温度の低い
窒素から液化窒素を生成することになるので、窒素液化
装置の消費電力は空気中の窒素ガスを利用するよりも経
済的である。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図により説
明する。

第１図は、本発明による液化窒素の冷却系を示すもので
ある。窒素液化装置ｌは、空気中の窒素ガスから断熱膨
張の作用により液化窒素を生成する。ポンプ２はこの液
化窒素を液相の状態で供給配管３の中に流す、液化窒素
は、供給配・管３と戻り配管５の間に設けたミニマムフ
ローライン４において減圧沸騰し、気液二相の状態とな
る。このミニマムフローライン４は、オリフィス等のよ
うに流体に圧力損失を作用させるもので構成される。

ミニマムフａ−ライン４で低圧に仕切られた戻り配管５
の中を液相と気相の状態で窒素は流れる。

戻り配管５と供給配管３は良好な熱伝導材料を介して結
合しており、両方の配管は断熱材により被覆されている
。外部から断熱材を通して配管の中に侵入してくる熱は
、戻り配管５内の液化窒素の蒸発の潜熱として消費され
低圧の戻り配管の方が飽和温度が低いので、供給配管３
は戻り配管５により常に冷却される。その結果、液化窒
素は供給配管３内で気液二相に分離することなく、液相
のままで個々の機器に供給される。気液二相の状態とな
って戻り配管５の中を流れる窒素は、窒素液化装置１に
回収され、断熱膨張の作用により液化窒素が再生成され
る。この場合、温度の低い窒素から液化窒素を生成する
ことになるので、窒素液化装置１の消費電力は空気中の
窒素ガスを利用するよりも経済的である。一方、液化窒
素使用機器１０は分岐管７．弁８、及び連絡管９を通し
て、供給配管３と戻り配管５に接続される。なお、事故
時に供給配管３内で液化窒素が蒸発しても、管内の圧力
により管が破損しないように安全弁６が設けられている
。

第２図に本発明の変形例を示す。この例では。

分岐管７と連絡管９の接続部から空気中の水蒸気が管内
へ混入した場合を考え、管内に蓄積した氷（固形物、液
化窒素より比重は大きい）をトラップするストレーナ１
１を供給配管３．及び、戻り配管５の最下部に位置する
流路途中に設けている。

このストレーナ１１は、金属製のメツシュにより氷（固
形物）を濾過する構造となっている。濾過された氷（固
形物）は、ストレーナ１１を定期的に交換することによ
り、除去される。これにより、不純物混入による配管内
の流動抵抗の増大を防止できる。

第３図は１本発明による配管の製造方法を説明する図で
ある。この例では、先ず、供給配管３と戻り配管５を束
ねて、これを伸縮自在な管で被覆する。この伸縮自在な
管は１例えば、金属製のばね状の管で利用できる。次に
、被覆管２１と配管（供給配管３．及び、戻り配管５）
の隙間に融点の低い液体金属を充填する。この液体金属
は、例えば、鉛、ビスマス等からなる比較的廉価な合金
が利用できる。これらの合金は、融点が摂氏数十度程度
であるので、充填時に配管内に温水を流す等の加熱手段
を用いる必要がある。最後に、液体金属の充填が終了し
た配管の内に冷水を流す等の冷却手段を用いて、液体金
属を固化し、供給配管３と戻り配管５を良好な熱伝導材
料２２（液体金属が固化したもの）を介して結合させる
。この例によれば、ＷＢ便な方法により、供給配管３と
戻り配管５を良好な熱伝導特性をもつ材料を介して結合
させることができる。

この他、供給配管と戻り配管を二重管とし、外側を戻り
配管として、供給配管の冷却を確実にすることもできる
。

第４図は、連絡管の構造を示した図である。第１図にお
いて、分岐管７は、供給配管３と戻り配管５より形成さ
れている。一方、液化窒素使用機器１０に接続している
連絡管９は、第４図に示すように、供給配管３の内径と
戻り配管５の内径にそれぞれ等しい外径をもつ二個の配
管からなっている。また、分岐管７と接続する連絡管９
の端部は、被覆管３及び熱伝導材料２２が取り除かれて
いる。一方、連絡管９と接続する分岐管７の端部は、断
熱材２３が取り除かれている。このことにより、連絡管
９は、分岐管７のうちの供給配管３と戻り配管５に挿入
可能となる。こうして結合された連絡管９と分岐管７は
、バンド２４により締められ接続される。この例では、
電源コンセントへつなぐような簡便さで、液化窒素用の
配管を接続する手段を提供している。

本実施例によれば、液化窒素の冷却を必要とする多種多
数の機器（例えば、超電導機器）を同時に、しかも、経
済的に液化窒素の温度で冷却するという効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、個々の機器に冷却器を設ける必要がな
く、多数の機器を同時に、経済的に液化窒素の温度で冷
却することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の液化窒素の冷却系の系統図
、第２図は本発明の他の実施例の系統図、第３図は供給
配管と戻り配管を含む配管の断面斜視図、第４図は連絡
管の断面斜視図である。 １・・・窒素液化装置、２・・・ポンプ、３・・・供給
配管。 ４・・・ミニマムフローライン、５・・・戻り配管、６
・・・安全弁、７・・・分岐管、８・・・弁、９・・・
連絡管、１０・・・液化窒素使用機器、１１・・・スト
レーナ、２１・・・被覆管、２２・・・熱伝導材料、２
３・・断熱材、２４・・・バンド。 粥 図 第 図 第 図 ７ど 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、窒素液化装置、ポンプ、供給配管、戻り配管からな
   る流路を含み、配管に弁を設けた分岐管を複数個設けた
   ことを特徴とする超電導機器用建屋。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記供給配管と前記戻り配管が金属等の熱伝導材を介し
   て結合していて、前記戻り配管内の圧力を前記供給配管
   内の圧力より低くしたことを特徴とする超電導機器用建
   屋。 ３、特許請求の範囲第１項において、 前記供給配管及び前記戻り配管の最下部の流路途中に固
   形物を捕捉する装置を設けたことを特徴とする超電導機
   器用建屋。 ４、供給配管と戻り配管とを束ねて、この束ねた配管を
   伸縮自在の管で被覆し、前記被覆管と前記配管の隙間に
   融点の低い液体金属を充填した後、前記配管を冷却する
   ことにより前記液体金属を固化させることを特徴とする
   配管の製造方法。 ５、特許請求の範囲第２項において、 前記供給配管と前記戻り配管が二重配管となつているこ
   とを特徴とする超電導機器用建屋。