JPH0370914B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0370914B2 JPH0370914B2 JP58095626A JP9562683A JPH0370914B2 JP H0370914 B2 JPH0370914 B2 JP H0370914B2 JP 58095626 A JP58095626 A JP 58095626A JP 9562683 A JP9562683 A JP 9562683A JP H0370914 B2 JPH0370914 B2 JP H0370914B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- temperature
- gas
- branch point
- refrigerant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 24
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 23
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 23
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 19
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 18
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
- F25D3/10—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、超臨界圧ヘリウムを冷媒とし、この
冷媒を強制的に循環して冷却する超電導冷却装置
に係り、特に、被冷却体からの戻りガスを制御す
る極低温冷却装置に関する。
冷媒を強制的に循環して冷却する超電導冷却装置
に係り、特に、被冷却体からの戻りガスを制御す
る極低温冷却装置に関する。
ヘリウムの強制流により超電導マグネツトを冷
却することは、浸漬冷却に比べ、冷却設備や、特
殊な導体を用いることなどから、その開発がやゝ
遅れていた。しかし、近年冷却技術が向上し、核
融合大型マグネツト、加速器用マグネツトなど大
型のもの、特殊形状のものへの超電導マグネツト
の適用が考えられるようになつて、各方面で開発
がなされるようになつた。
却することは、浸漬冷却に比べ、冷却設備や、特
殊な導体を用いることなどから、その開発がやゝ
遅れていた。しかし、近年冷却技術が向上し、核
融合大型マグネツト、加速器用マグネツトなど大
型のもの、特殊形状のものへの超電導マグネツト
の適用が考えられるようになつて、各方面で開発
がなされるようになつた。
一般に、超臨界圧ヘリウムを用いた強制冷却の
利点は、 (1) 第1図a及びbに示すように導体自身が冷媒
通路となるため、クーリングチヤンネルが不要
となり、機械的強度が大となる。
利点は、 (1) 第1図a及びbに示すように導体自身が冷媒
通路となるため、クーリングチヤンネルが不要
となり、機械的強度が大となる。
(2) コイルの絶縁が容易にできる。
(3) 電気絶縁1が容易となり形状の複雑なコイル
をつくることができる。
をつくることができる。
(4) 超電導コイル2の収納クライオスタツトは単
に真空容器であれば良い。
に真空容器であれば良い。
(5) 交流損失などによる発熱を強制的流によつて
除去できる。
除去できる。
などがあげられる。
第2図は強制冷却方式の一例として、冷媒に超
臨界圧ヘリウムを、又液体ヘリウム槽には、外部
から液体ヘリウムを供給する方式を用いた概略図
を示す。
臨界圧ヘリウムを、又液体ヘリウム槽には、外部
から液体ヘリウムを供給する方式を用いた概略図
を示す。
図において、冷媒となるヘリウムガスは循環圧
縮機4により圧縮されてコールドボツクス5に導
びかれ、熱交換器6内で戻りガスと熱交換して温
度を下げ、4.2〓液体ヘリウム槽7の中に入つて
冷却される。
縮機4により圧縮されてコールドボツクス5に導
びかれ、熱交換器6内で戻りガスと熱交換して温
度を下げ、4.2〓液体ヘリウム槽7の中に入つて
冷却される。
冷却されたガスは、トランスフアチユーブ8a
を介してクライオスタツト9内にある超電導コイ
ルを冷却し、戻りガスはトランスフアチユーブ8
bを介して、コールドボツクス5に入り、ジユー
ルトムソン(以下JT)弁11でJT膨張して液と
なり、液体ヘリウム槽に溜る。こゝで蒸発したガ
スは戻り配管12、熱交換器6を介して循環圧縮
機4に戻り、これをくり返しながら冷却する。
を介してクライオスタツト9内にある超電導コイ
ルを冷却し、戻りガスはトランスフアチユーブ8
bを介して、コールドボツクス5に入り、ジユー
ルトムソン(以下JT)弁11でJT膨張して液と
なり、液体ヘリウム槽に溜る。こゝで蒸発したガ
スは戻り配管12、熱交換器6を介して循環圧縮
機4に戻り、これをくり返しながら冷却する。
従来のこのような利点をもつ強制冷却方式にも
次のような欠点がある。
次のような欠点がある。
まず、第1は、第2図で示すようにクライオス
タツト9内の超電導コイル10からの戻りガス
は、トランスフアチユーブ8bを介してコールド
ボツクスに戻る構造になつているが、運転中、し
ばしば、クライオスタツト内の超電導コイルを含
め配管部で熱振動が生じ、超電導コイルで測定し
ている冷媒温度を急激に上昇させ、超電導コイル
を常電導転移させる。
タツト9内の超電導コイル10からの戻りガス
は、トランスフアチユーブ8bを介してコールド
ボツクスに戻る構造になつているが、運転中、し
ばしば、クライオスタツト内の超電導コイルを含
め配管部で熱振動が生じ、超電導コイルで測定し
ている冷媒温度を急激に上昇させ、超電導コイル
を常電導転移させる。
また、別の欠点は、この戻りガスはトランスフ
アチユーブ8bを介してコールドボツクス5に入
り、液体ヘリウム貯槽7に入る前、JT弁11に
よつてJT膨張する構造になつているが、どんな
条件の戻りガスでも液体ヘリウム貯槽に入る構造
であるため、温度の高いガスが入つた場合、液体
ヘリウムを蒸発させ、液体ヘリウムの消費量を増
大させる欠点がある。なお、図中3は金属管、
3′は冷媒通路、13は液体ヘリウムデユア、1
4はトランスフアチユーブ、15はJT弁、16
は安定化電源である。
アチユーブ8bを介してコールドボツクス5に入
り、液体ヘリウム貯槽7に入る前、JT弁11に
よつてJT膨張する構造になつているが、どんな
条件の戻りガスでも液体ヘリウム貯槽に入る構造
であるため、温度の高いガスが入つた場合、液体
ヘリウムを蒸発させ、液体ヘリウムの消費量を増
大させる欠点がある。なお、図中3は金属管、
3′は冷媒通路、13は液体ヘリウムデユア、1
4はトランスフアチユーブ、15はJT弁、16
は安定化電源である。
本発明の目的は、被冷却体からの戻りガスを制
御し、熱振動がなく、液体ヘリウム消費量の少な
い、高性能な極低温冷却装置を提供するにある。
御し、熱振動がなく、液体ヘリウム消費量の少な
い、高性能な極低温冷却装置を提供するにある。
本発明は、超臨界ヘリウムを冷媒とし、これを
強制冷却導体からなる超電導コイルに強制的に循
環して冷却する超電導冷却装置において、超電導
コイルが収納されているクライオスタツト内の戻
りガス配管に逆止弁を設け、この超電導コイルか
らの戻りガス配管をコールドボツクス内で分岐
し、この分岐点に温度検知器を設置し、戻りガス
の温度を検知して作動する複数個の弁を分岐点下
流に設けることにある。
強制冷却導体からなる超電導コイルに強制的に循
環して冷却する超電導冷却装置において、超電導
コイルが収納されているクライオスタツト内の戻
りガス配管に逆止弁を設け、この超電導コイルか
らの戻りガス配管をコールドボツクス内で分岐
し、この分岐点に温度検知器を設置し、戻りガス
の温度を検知して作動する複数個の弁を分岐点下
流に設けることにある。
本発明を実施する装置を第3図で説明する。
第2図との相異点は、クライオスタツト5内の
戻りガス配管に第4図に拡大して示すようなテフ
ロン球17による逆止弁19を設置したこと、コ
ールドボツクス5内の戻りガス配管を三方向に分
岐し、分岐点20に温度検知器21を設置し、分
岐点より下流の液体ヘリウム貯槽入口配管22、
熱交換器への戻り配管22′、及び熱交換器バイ
パス配管23には、分岐点での温度を検知して作
動する。ジユールトムソン弁11′及び自動弁2
5,26を設置したことにある。
戻りガス配管に第4図に拡大して示すようなテフ
ロン球17による逆止弁19を設置したこと、コ
ールドボツクス5内の戻りガス配管を三方向に分
岐し、分岐点20に温度検知器21を設置し、分
岐点より下流の液体ヘリウム貯槽入口配管22、
熱交換器への戻り配管22′、及び熱交換器バイ
パス配管23には、分岐点での温度を検知して作
動する。ジユールトムソン弁11′及び自動弁2
5,26を設置したことにある。
運転は、まず、コールドボツクス5、及びクラ
イオスタツト9の内部を真空引きし、系内配管内
のパージを行なう。次に、液体窒素槽6′及び液
体ヘリウム槽7にそれぞれの液を注入し、循環圧
縮機4をスタートさせ、ゆつくり吐出弁24を開
いて圧縮されたヘリウムガスを強制的に循環す
る。
イオスタツト9の内部を真空引きし、系内配管内
のパージを行なう。次に、液体窒素槽6′及び液
体ヘリウム槽7にそれぞれの液を注入し、循環圧
縮機4をスタートさせ、ゆつくり吐出弁24を開
いて圧縮されたヘリウムガスを強制的に循環す
る。
尚、分岐点での温度検知器の設定は、戻りガス
の温度によつて、ジユールトムソン弁11′及び
自動弁25及び26の開閉が任意に設定できるよ
うにした。
の温度によつて、ジユールトムソン弁11′及び
自動弁25及び26の開閉が任意に設定できるよ
うにした。
実施例 1
まず、逆止弁の効果をみるため、従来から行な
つている方法と同一にするように、検知器の設定
をはずし、ジユールトムソン弁11′は全開、他
の2ケの自動弁25及び26は閉じ、循環ガスを
圧力5Kg/cm2G、流量を3g/s〜5g/sの範
囲で流した。
つている方法と同一にするように、検知器の設定
をはずし、ジユールトムソン弁11′は全開、他
の2ケの自動弁25及び26は閉じ、循環ガスを
圧力5Kg/cm2G、流量を3g/s〜5g/sの範
囲で流した。
その結果、逆止弁がない時にはクライオスタツ
ト出口の温度が、10〓以下になつた時、振巾20〓
程度の熱振動が生じ、6〓以下の温度を得ること
は出来なかつたが、本実施例では、熱振動はおこ
らずクライオスタツト出口温度も47〓まで安定に
下げることができた。
ト出口の温度が、10〓以下になつた時、振巾20〓
程度の熱振動が生じ、6〓以下の温度を得ること
は出来なかつたが、本実施例では、熱振動はおこ
らずクライオスタツト出口温度も47〓まで安定に
下げることができた。
実施例 2
次に、逆止弁は設置したまゝ、分岐点での温度
検知器の設定を次のようにして実施した。
検知器の設定を次のようにして実施した。
設定は、まず、戻りガスの温度が4.3゜〜7〓で
あるときは、ジユールトムソン弁を約30%開くよ
うにし、この時、自動弁25及び26は閉じるよ
うにした。
あるときは、ジユールトムソン弁を約30%開くよ
うにし、この時、自動弁25及び26は閉じるよ
うにした。
又、温度が7〓を越え30〓までの時はジユール
トムソン弁11′及び自動弁26を閉じ、もう1
つの自動弁25を開くようにした。
トムソン弁11′及び自動弁26を閉じ、もう1
つの自動弁25を開くようにした。
又、温度が30〓を越えた時は、ジユールトムソ
ン弁11′、及び自動弁25を閉じ、自動弁26
を開くように設定した。
ン弁11′、及び自動弁25を閉じ、自動弁26
を開くように設定した。
運転は、実施例1と同じように循環ガスの圧力
5Kg/cm2G、流量を5g/sとした。
5Kg/cm2G、流量を5g/sとした。
その結果、戻りガスの温度が高い時は自動弁に
流れ、液体ヘリウム槽に入らず、低い時には、
JT膨張により液化が行なわれ、液体ヘリウム槽
における消費量は25/hで、検知器を用いない
従来の方法で行なつた時と比べ約50%少なくなつ
た。
流れ、液体ヘリウム槽に入らず、低い時には、
JT膨張により液化が行なわれ、液体ヘリウム槽
における消費量は25/hで、検知器を用いない
従来の方法で行なつた時と比べ約50%少なくなつ
た。
以上の実施例では、温度検知器の設定を限定し
たが、この設定は任意に変えることが出来、実験
負荷により最適値を選べることは云うまでもな
い。
たが、この設定は任意に変えることが出来、実験
負荷により最適値を選べることは云うまでもな
い。
又、逆止弁も今回はテフロン球を用いたが、こ
れに限定するものではない。
れに限定するものではない。
本発明によれば、逆止弁を用いているため、熱
振動がなく、極めて低温まで安定に冷却でき、戻
りガスの温度を検知して自動的に弁の開閉を行な
つているため、液体ヘリウムの消費の少なく、極
めて効率の良い冷却の管理が出来る。
振動がなく、極めて低温まで安定に冷却でき、戻
りガスの温度を検知して自動的に弁の開閉を行な
つているため、液体ヘリウムの消費の少なく、極
めて効率の良い冷却の管理が出来る。
第1図a,bは強制冷却超電導導体の断面図、
第2図は、従来の強制冷却方式の系統図、第3図
は、本発明の一実施例の強制冷却方式の系統図、
第4図は、第3図の逆止弁の拡大図である。 20…分岐点、21…温度検知器、22,2
2′,23…配管、25…自動弁、26…自動弁。
第2図は、従来の強制冷却方式の系統図、第3図
は、本発明の一実施例の強制冷却方式の系統図、
第4図は、第3図の逆止弁の拡大図である。 20…分岐点、21…温度検知器、22,2
2′,23…配管、25…自動弁、26…自動弁。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 超臨界圧ヘリウムを冷媒とし、この冷媒を強
制的に循環して冷却される超電導コイルを含む極
低温冷却装置において、 前記超電導コイルが収納されているクライオス
タツト内の戻りガス配管に逆止弁を設け、コール
ドボツクス内で戻りガス配管を分岐し、この分岐
点に温度検知器を設置し、前記戻りガスの温度を
検知して作動する弁を分岐点下流に設けることを
特徴とする極低温冷却装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58095626A JPS59222976A (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | 極低温冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58095626A JPS59222976A (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | 極低温冷却装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59222976A JPS59222976A (ja) | 1984-12-14 |
JPH0370914B2 true JPH0370914B2 (ja) | 1991-11-11 |
Family
ID=14142730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58095626A Granted JPS59222976A (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | 極低温冷却装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59222976A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USRE33691E (en) * | 1984-12-21 | 1991-09-17 | General Electric Company | Piezoelectric ceramic switching devices and systems and method of making the same |
JPH02240977A (ja) * | 1989-03-14 | 1990-09-25 | Toshiba Corp | 変位発生装置 |
JP2006128465A (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Toshiba Corp | 超電導コイルの冷却装置 |
-
1983
- 1983-06-01 JP JP58095626A patent/JPS59222976A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59222976A (ja) | 1984-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105324601B (zh) | 用冷却回路中的过冷液体冷却耗能器的装置 | |
US5461873A (en) | Means and apparatus for convectively cooling a superconducting magnet | |
US5848532A (en) | Cooling system for superconducting magnet | |
CN110617650B (zh) | 低温冷却*** | |
US3878691A (en) | Method and apparatus for the cooling of an object | |
US11506424B2 (en) | Single-stage ejector-based cryogenic refrigeration system for cold energy recovery | |
US5443548A (en) | Cryogenic refrigeration system and refrigeration method therefor | |
JPH08222429A (ja) | 極低温装置 | |
US20110120147A1 (en) | Pressurized Superfluid Helium Cryostat | |
JPH0370914B2 (ja) | ||
CN115096013B (zh) | 一种实现氦低温制冷机快速降温的装置及方法 | |
Augueres et al. | 700mm diameter cryostat operating at 1.8 K and atmospheric pressure | |
JPH09113052A (ja) | 冷凍装置 | |
JPH10246524A (ja) | 冷凍装置 | |
JP3725305B2 (ja) | 超電導マグネットの冷却装置 | |
JPH07142234A (ja) | 極低温超電導コイル冷却装置 | |
Gravil et al. | Experience with a large scale He II refrigeration system at TORE SUPRA | |
JPS617675A (ja) | 極低温冷却装置 | |
JPH09106906A (ja) | 伝導冷却式超電導磁石 | |
JPH09106909A (ja) | 伝導冷却式超電導磁石 | |
JP2005003308A (ja) | 極低温冷却装置 | |
Yayama et al. | Installation of a superconducting magnet in a cryogen-free dilution refrigerator | |
JP2007088146A (ja) | クライオスタット | |
Richardson et al. | Neon liquefaction system for high Tc experiments | |
RU2011129C1 (ru) | Криостат для транспортного средства на магнитной подвеске |