CN114365238B - 冷却系统及冷却系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

一实施方式的冷却系统对超导电缆和与超导电缆电连接的超导限流器进行冷却，具备：冷冻机；循环路径，其用于将在冷冻机中冷却的第一制冷剂向超导电缆供给，并使该第一制冷剂返回冷冻机；分支路径，其设置为从循环路径分支，并绕过所述超导电缆而经由超导限流器；以及冷凝器，其设置在分支路径上，利用第一制冷剂使在超导限流器中气化的第二制冷剂冷却而冷凝。

Description

冷却系统及冷却系统的控制方法

技术领域

本公开涉及一种冷却系统及该冷却系统的控制方法。

背景技术

在使用超导电缆的电力电缆系统中，使液氮等极低温制冷剂沿着超导电缆的轴线方向进行循环，对超导电缆进行冷却，维持超导状态。在万一发生事故时等情况下，当在电力系统中流通超过额定电流的过大电流，并试图转变为通常导电状态时，需要具有瞬时地切断电流的功能的限流器，但是以往将超导电缆和限流器组合使用的例子并不多。

专利文献1(尤其是图35)公开了一种冷却系统，其组合了超导电缆和超导限流器，并用于使它们保持为SN转变温度(临界温度)以下的温度。超导限流器是利用在超导状态被破坏而转变为通常导电状态时产生的电阻来抑制电流的装置。专利文献2公开的例子具备专用的冷冻机，该专用的冷冻机用于使构成超导限流器的超导限流元件冷却。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第99/62127号(图35)

专利文献2：日本特开2007-317884号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

使超导电缆冷却为相对于临界温度而言具有安全裕度的冷却温度，以避免在运转中超过临界温度。另一方面，关于构成超导限流器的超导限流元件，当在超导电缆中产生了超过额定电流的短路电流时，超导限流元件需要立即进行转变来抑制短路电流，因此被冷却为接近临界温度的温度。这样，两者的冷却温度不同，因此通常认为，在组合两者进行使用时，也必须分别设置专用的冷冻机。因此，有可能导致冷却系统复杂并且增加成本。

本公开针对上述问题而做出，其目的在于，当组合超导电缆及超导限流器进行使用时，将超导电缆及超导限流器分别以适宜的温度冷却为超导状态，并且能够使冷却系统降低成本。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本公开的冷却系统对超导电缆和与该超导电缆电连接的超导限流器进行冷却，具备：冷冻机；循环路径，其用于将在所述冷冻机中冷却的第一制冷剂向所述超导电缆供给，并使该第一制冷剂返回所述冷冻机；分支路径，其设置为从所述循环路径分支，并绕过所述超导电缆而经由所述超导限流器；以及冷凝器，其设置在所述分支路径上，利用所述第一制冷剂使在所述超导限流器中气化的第二制冷剂冷却而冷凝。

另外，关于本公开的冷却系统的控制方法，所述冷却系统对超导电缆和与该超导电缆电连接的超导限流器进行冷却，所述冷却系统具备：冷冻机；循环路径，其用于将在所述冷冻机中冷却的第一制冷剂向所述超导电缆供给，并使该第一制冷剂返回所述冷冻机；分支路径，其设置为从所述循环路径分支，并绕过所述超导电缆而经由所述超导限流器；以及冷凝器，其设置在所述分支路径上，利用所述第一制冷剂使在所述超导限流器中气化的第二制冷剂冷却而冷凝，所述冷凝器配置于制冷剂罐的气相部或者与该气相部连通的空间，所述制冷剂罐贮存所述第二制冷剂，所述第二制冷剂用于对包含于所述超导限流器的超导限流元件进行冷却，所述冷却系统具备液体返回流路，该液体返回流路使在所述冷凝器中液化的冷凝液返回所述制冷剂罐的液相部，所述冷却系统的控制方法具备：压力检测步骤，检测所述制冷剂罐的气相部或者与该气相部连通的空间的压力值；以及流量控制步骤，根据所述压力值来控制向所述冷凝器流入的所述第一制冷剂的流量。

(三)有益效果

根据本公开的冷却系统，当组合了超导电缆及超导限流器进行使用时，不需要超导限流器专用的冷冻机，因此能够简化冷却系统并且降低成本，能够使超导电缆及超导限流器分别以适当的温度冷却为超导状态。另外，根据本公开的冷却系统的控制方法，能够将超导限流器的冷却温度控制为接近转变温度的温度，因此能够提高向超导电缆流动超过额定电流的短路电流时的超导限流器的响应性。

附图说明

图1是表示组合了超导电缆及超导限流器进行使用的一实施方式的电力电缆系统的系统图。

图2是一实施方式的超导限流器的冷却系统的剖视图。

图3是一实施方式的超导限流器的冷却系统的剖视图。

图4是一实施方式的超导限流器的冷却系统的控制方法的工序图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明一些实施方式进行说明。但是，作为实施方式记载的或者在附图中示出的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并不表示将本发明的范围限定于此，仅是说明例。

例如，“在某个方向上”、“沿着某个方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等表示相对的或者绝对的配置的表达不是仅表示严格意义上的配置，也表示以公差、或者能够获得相同功能程度的角度、距离相对地位移的状态。

例如，“相同”、“相等”以及“均质”等表示事物是相等状态的表达不仅严格地表示相等状态，也表示存在公差或者能够获得相同功能的程度的差的状态。

例如，表示四边形状、圆筒形状等形状的表达不是仅表示几何学上严格意义的四边形状、圆筒形状等形状，也表示在能够获得相同效果的范围内包含凹凸部、倒角部等的形状。

另一方面，“存在”、“具有”、“具备”、“包括”、或者“有”一个构成要素的表达不是排除其他构成要素的存在的排他性表达。

图1是一实施方式的冷却系统10的系统图。冷却系统10适用于组合了超导电缆12、和与超导电缆12的终端14电连接的超导限流器16进行使用的电力电缆系统，该冷却系统10用于将超导电缆12及超导限流器16冷却为与各自的冷却温度相适应的超导状态。冷却系统10具备循环路径18和分支路径22，在循环路径18上设置有冷冻机20和制冷剂泵26，利用冷冻机20冷却为与超导电缆12的冷却温度相适应的极低温度的制冷剂r1(第一制冷剂)利用制冷剂泵26在循环路径18和分支路径22中进行循环。

循环路径18包含：去路18(18a)，其从终端14起在超导电缆12内沿着超导电缆12的轴线方向形成；以及返路18(18b)，其在超导电缆12的另一端与超导电缆12分离并返回冷冻机20。使在冷冻机20中冷却的制冷剂r1在去路18(18a)中流动，将超导电缆12冷却为低于SN转变温度的温度而保持超导状态。分支路径22配置为，在超导电缆12的上游侧从循环路径18分支，经由超导限流器16，绕过超导电缆12而返回冷冻机20。

图2及图3是表示冷却系统10的一些实施方式的超导限流器16的冷却系统的剖视图。如图2或图3所示，在分支路径22上设置有构成超导限流器16的冷却系统的冷凝器30(30a、30b)。用于冷却超导限流器16的制冷剂r2(第二制冷剂)将超导限流器16冷却为接近临界温度的温度，因此例如在大气压下具有接近沸点的温度。因此，制冷剂r2的一部分在超导限流器16的工作过程中蒸发。冷凝器30使在超导限流器16中气化的制冷剂r2与制冷剂r1进行热交换而冷却并再冷凝。

超导限流器16具备：超导限流元件50、以及贮存有用于冷却超导限流元件50的制冷剂r2的制冷剂罐52。超导限流元件50沉浸于在制冷剂罐52中贮存的制冷剂r2中。超导电缆12利用制冷剂r1保持为相对于临界温度而言具有安全裕度的低温，以避免超过临界温度。另一方面，关于超导限流器16，当在超导电缆12中产生了超过额定电流的短路电流时，为了立即切断短路电流，而利用制冷剂r2冷却为接近临界温度的温度。因此，两者的冷却温度不同。

根据上述实施方式，在冷凝器30中，由于使在制冷剂罐52中蒸发的制冷剂r2利用制冷剂r1进行冷却而再冷凝，并将再冷凝的制冷剂r2用于超导限流器16的冷却，因此不需要用于冷却超导限流器16的专用冷冻机。另外，由于制冷剂r2的气相部G是饱和状态，因此通过控制制冷剂r2的气相部G的压力(饱和压力)，从而能够唯一地控制制冷剂r2的液相部L的温度(饱和温度)。由于能够控制制冷剂r2的液相部L的温度，因此能够将利用制冷剂r2冷却的超导限流元件50冷却为接近临界温度的温度。这样，尽管超导电缆12及超导限流器16的冷却温度不同，但不需要用于冷却超导限流元件50的冷冻机，仅使用一个用于冷却超导电缆12的冷冻机，就能够将超导电缆12及超导限流器16分别冷却为适当的冷却温度。

例如，作为制冷剂r1及制冷剂r2而使用液氮。利用冷冻机20向超导电缆12及冷凝器30供给例如适合超导电缆12的冷却温度的67K的液氮。当超导限流器16保持于大气压时，制冷剂r2的液相部L被控制为接近液氮的沸点即77K的温度。

在一个实施方式中，如图1所示，超导限流器16与超导电缆12的终端14电连接，并且与送电设备24等的电力系统电连接。

在一个实施方式中，如图1所示，在循环路径18上设置有贮罐28，该贮罐28用于将在超导电缆12及超导限流器16中通过了之后的制冷剂r1回收。当向超导电缆12流动超过额定电流的短路电流时，超导限流器16中包含的超导限流元件50发生转变，产生电阻而加热。由于超导限流元件50的温度上升而引起制冷剂r2的压力上升，对此，使向冷凝器30流入的制冷剂r1的流量增大，来防止制冷剂r2的温度上升。在这种情况下，也由于在本实施方式中具备贮罐28，能够使冷却负载所需的制冷剂r1的流量从冷凝器30返回贮罐28，不受通过超导电缆12并流入贮罐28的制冷剂r1的流量、流体压力影响。

在一个实施方式中，贮罐28设置于循环路径18与分支路径22的汇合点。而且，分支路径22的制冷剂r1返回贮罐28的气相部。假如循环路径18与分支路径22在贮罐28的上游侧汇合，则制冷剂r1有可能从制冷剂r1的流量多的循环路径18向分支路径22倒流。根据该实施方式，由于循环路径18和分支路径22连接于贮罐28，且分支路径22返回贮罐28的气相部，因此没有那种可能性。

在一个实施方式中，如图2或者图3所示，冷凝器30(30a、30b)配置于贮存有制冷剂r2的制冷剂罐52的气相部G或者与气相部G连通的空间S。在图2所示的实施方式中，冷凝器30(30a)配置于制冷剂罐52的气相部G，在图3所示的实施方式中，冷凝器30(30b)配置于与气相部G连通的空间S。而且，具备用于使在冷凝器30中液化的制冷剂r2的冷凝液返回制冷剂罐52的液相部L的液体返回流路32。

超导限流器16当从超导状态向通常导电状态转变时，需要迅速恢复到超导状态，当恢复时，冷却负载瞬间提高。因此，为了使超导限流器16迅速恢复，需要高效地进行在冷凝器30中气化的制冷剂r2的再冷凝。根据本实施方式，由于在冷凝器30中再冷凝的制冷剂r2通过液体返回流路32迅速地返回到制冷剂罐52中，因此能够有效地进行制冷剂r2的再冷凝。

此外，在图2所示的实施方式中，由于冷凝器30(30a)配置于制冷剂罐52的气相部G，因此在冷凝器30(30a)中重新液化的冷凝液借助重力从气相部G直接向液相部L的液面滴下。因此，在该实施方式中，可以认为液体返回流路32形成于气相部G。由于冷凝器30(30a)配置于气相部G，因此不需要壳体等，因此，能够使冷凝器30(30a)简化且降低成本。

在一个实施方式中，如图3所示，冷凝器30(30b)配置于制冷剂罐52的上方。而且，液体返回流路32构成为，使在冷凝器30(30b)中冷凝的冷凝液向制冷剂罐52的液相部L滴下。在冷凝器30(30b)中冷凝的制冷剂r2的冷凝液经由液体返回流路32并借助重力自动向制冷剂罐52的液相部L滴下。因此，不需要用于使再冷凝的制冷剂r2返回制冷剂罐52的动力。

在一个实施方式中，如图3所示，冷凝器30(30b)具备设置于制冷剂罐52上方的壳体34。而且，作为液体返回流路32，具备使壳体34的内部与制冷剂罐52的内部连通的连通管35，且构成为连通管35的下端部35a比制冷剂罐52的顶面54更向下方突出。由于在冷凝器30(30b)中再冷凝的制冷剂r2通过连通管35滴下到下端部35a为止，使得再冷凝的制冷剂r2不与气相部G接触，且移动到液相部L的液面附近为止。由此，能够抑制在滴下途中的重新蒸发。当未构成为连通管35的下端部35a比制冷剂罐52的顶面54更向下方突出时，冷凝液有可能在滴下途中重新气化。

图3所示的冷凝器30(30b)经由连通管35比制冷剂罐52的上表面更靠上方配置，但是在另一实施方式中，也可以将壳体34以接近制冷剂罐52的上表面进行载置的方式配置。

在一个实施方式中，如图2及图3所示，冷凝器30(30a、30b)具备对制冷剂r1和制冷剂r2进行热交换的热交换器36，还具备对向热交换器36供给的制冷剂r1的流量进行控制的流量调整阀38。在该实施方式中，通过控制流量调整阀38的开度，从而能够控制向热交换器36供给的制冷剂r1的流量，因此能够控制与制冷剂r1进行热交换的制冷剂r2的冷凝量。制冷剂罐52是具有密闭结构的容器，制冷剂罐52的内部为饱和状态。因此，通过控制制冷剂r2的再冷凝量，从而能够控制制冷剂罐52的饱和压力。通过控制该饱和压力，从而能够根据该饱和压力控制唯一对应的饱和温度。由此，能够将制冷剂r2控制为适合超导限流元件50的冷却的温度。

在图2及图3所示的实施方式中，热交换器36由设置于制冷剂罐52的气相部G或者连通空间S的热交换管构成。制冷剂r1在该热交换管的内部流动，该热交换管的外侧形成有制冷剂r2的气相部，制冷剂r1与制冷剂r2经由该热交换管间接进行热交换。因此，气相部G或者连通空间S能够形成密闭空间，能够保持饱和状态。

在图2或者图3所示的实施方式中，流量调整阀38设置于冷凝器30的上游侧的分支路径22，也可以取而代之设置于冷凝器30的下流侧的分支路径22。

另外，在一个实施方式中，如图1～图3所示，构成循环路径18和分支路径22的配管以不从外侧渗透热量的方式用绝热层44包覆。另外，能够用液面计56检测贮存于制冷剂罐52的内部的液相部L的液面。由此，能够把握液相部L的制冷剂液量。

在一个实施方式中，如图2或者图3所示，设置有用于检测制冷剂罐52的气相部G或者冷凝器30(30b)的连通空间S的压力的压力传感器40。向控制部42发送压力传感器40的检测值，控制部42基于压力传感器40的检测值控制流量调整阀38的开度。通过基于压力传感器40的检测值控制流量调整阀38的开度，从而能够将制冷剂罐52的气相部G的压力控制为期望的压力。由此，能够将制冷剂r2高精度地控制为适合超导限流元件50的冷却的温度。

在一个实施方式中，控制部42构成为，将利用制冷剂r2对超导限流元件50进行冷却的冷却温度控制为接近转变温度的设定范围内的温度。由此，能够提高向超导电缆12流动超过额定电流的短路电流时的超导限流器16的响应性。

如图4所示，一实施方式的冷却系统10的控制方法首先检测制冷剂罐52的气相部G或者连通空间S的压力值(压力检测步骤S10)。接着，根据检测的压力值来控制向冷凝器30流入的制冷剂r1的流量(流量控制步骤S12)。由于能够使制冷剂罐52的气相部G或者连通空间S成为目标压力，因此能够利用制冷剂罐52的液相部L将超导限流元件50的冷却温度控制为接近转变温度的温度。由此，能够提高向超导电缆12流动超过额定电流的短路电流时的超导限流器16的响应性。

在制冷剂罐52的内部，制冷剂r2维持饱和状态。在一个实施方式中，在流量控制步骤S12中，控制向冷凝器30流入的制冷剂r1的流量，以使得制冷剂罐52内的制冷剂r2在饱和状态下成为与冷却目标温度Tg唯一对应的目标压力Pg。将作为控制参数而言容易进行控制的制冷剂罐52内的制冷剂r2的压力作为对象，以使得制冷剂r2的压力成为目标压力Pg的方式来控制向冷凝器30流入的制冷剂r1的流量，因此能够高精度地控制为与目标压力Pg唯一对应的制冷剂r2的冷却目标温度Tg。

图4对于在图2或者图3所示的实施方式中，利用流量调整阀38的开度控制来控制气相部G或者连通空间S的压力的方法的一例进行说明。此外，在图4中，附图标记V表示流量调整阀38的开度(％)。在该控制例中，将气相部G或者连通空间S的目标压力Pg设定为压力幅度P1～P2的范围内。

在此，压力控制的目的在于，将为了对超导限流器16中包含的超导限流元件50进行冷却而贮存的制冷剂r2的液温冷却为冷却目标温度Tg。当将制冷剂r2的冷却目标温度Tg设定为T1≦冷却目标温度Tg≦T2的范围内时，相当于饱和压力的压力值的目标压力Pg能够设定为P1≦目标压力Pg≦P2的范围内。温度T1是冷却目标温度Tg的下限值，压力P1是在饱和状态下与温度T1唯一对应的压力。另外，温度T2是冷却目标温度Tg的上限值，压力P2是在饱和状态下与温度T2唯一对应的压力。

此外，在图4中，压力传感器40的检测值P、目标压力Pg(压力幅度P1～P2)及控制时的压力值P1、P2的关系、以及流量调整阀38的开度V(％)的范围如下所示。

目标压力：P1≦Pg≦P2

低于目标压力的条件：P＜P1

高于目标压力的条件：P2＜P

0≦V≦100

首先，利用压力传感器40检测气相部G或者连通空间S的压力值P(步骤S10)。接着，当压力值P减小到低于目标压力Pg(压力幅度P1～P2)时(P＜P1)(步骤12a)，制冷剂r2的压力下降而制冷剂r2的液温较低，因此使流量调整阀38的开度V减小，并降低向冷凝器30流入的制冷剂r1的流量(步骤S14a)。当压力值P在目标压力Pg的范围(P1≦Pg≦P2)内稳定时(步骤S12b)，使流量调整阀38的开度V保持恒定不变(步骤S14b)。当压力值P增大时(P2＜P)(步骤S12c)，制冷剂r2的压力上升而制冷剂r2的液温变高，因此使流量调整阀38的开度V增大，增大向冷凝器30流入的制冷剂r1的流量(步骤S14c)。通过进行这样的操作，能够将气相部G或者连通空间S的压力保持为目标压力Pg。另外，能够将目标压力Pg设定于大气压附近。

对于上述各实施方式记载的内容，例如以如下方式掌握。

(1)一个方式的冷却系统(10)对超导电缆(12)和与该超导电缆电连接的超导限流器(16)进行冷却，具备：冷冻机(20)；循环路径(18)，其用于将在所述冷冻机中冷却的第一制冷剂(r1)向所述超导电缆(12)供给，并使该第一制冷剂(r1)返回所述冷冻机(20)；分支路径(22)，其设置为从所述循环路径(18)分支，并绕过所述超导电缆(12)而经由所述超导限流器(16)；以及冷凝器(30)，其设置在所述分支路径(22)上，利用所述第一制冷剂(r1)使在所述超导限流器(16)中气化的第二制冷剂(r2)冷却而冷凝。

根据这样的结构，由于利用第一制冷剂冷却在上述冷凝器中蒸发的第二制冷剂并使其再冷凝，因此不需要用于冷却第二制冷剂的冷冻机。另外，由于第二制冷剂的气相部是饱和状态，因此通过控制第二制冷剂的气相部的饱和压力，从而能够控制第二制冷剂的温度(饱和温度)。因此，利用向冷凝器供给的第一制冷剂的流量控制和第二制冷剂的气相部的压力控制，能够将第二制冷剂的液相部调整为期望的温度。由此，能够将利用第二制冷剂冷却的超导限流元件冷却为接近临界温度的温度。这样，在组合超导电缆和超导限流器使用的情况下，仅用用于冷却超导电缆的一个冷冻机，就能够将超导电缆及超导限流器分别冷却为适合的冷却温度。

(2)另一方式的冷却系统(10)是根据(1)所述的冷却系统，具备贮罐(28)，该贮罐(28)设置于所述循环路径(18)，用于将通过了所述超导电缆(12)及所述超导限流器(16)之后的所述第一制冷剂(r1)回收。

当向超导电缆流动超过额定电流的短路电流时，超导限流器中包含的超导限流元件发生转变，产生电阻而加热。由此，第二制冷剂的压力上升，但是在这种情况下，使向冷凝器流入的第一制冷剂的流量增大，防止了第二制冷剂的温度上升。此时也由于上述结构，能够使超导电缆的冷却负载所需的第一制冷剂量从冷凝器返回贮罐，不受通过超导电缆并流入贮罐的第一制冷剂的流量、流体压力影响。

(3)再另一方式的冷却系统(10)是根据(1)或(2)所述的冷却系统，所述冷凝器(30)配置于制冷剂罐(52)的气相部(G)或者与该气相部(G)连通的空间(S)，所述制冷剂罐(52)贮存所述第二制冷剂(r2)，所述第二制冷剂(r2)用于对包含于所述超导限流器(16)的超导限流元件(50)进行冷却，所述冷却系统(10)具备液体返回流路(32)，该液体返回流路(32)使在所述冷凝器(30)中液化的冷凝液返回所述制冷剂罐(52)的液相部(L)。

根据这样的结构，在超导限流器的工作过程中，因被超导限流元件加热而一部分蒸发并通过冷凝器再冷凝的第二制冷剂通过上述液体返回流路迅速地返回制冷剂罐，因此能够有效地进行第二制冷剂的再冷凝。

(4)再另一方式的冷却系统(10)是根据(3)所述的冷却系统，所述冷凝器(30)配置于所述制冷剂罐(52)的上方，所述液体返回流路(32)构成为，使所述冷凝液向所述制冷剂罐(52)的所述液相部(L)滴下。

根据这样的结构，由于冷凝器配置于制冷剂罐的上方，使得再冷凝的第二制冷剂借助重力自动地返回制冷剂罐的液相部。因此，不需要用于使再冷凝的第二制冷剂返回制冷剂罐的动力。

(5)再另一方式的冷却系统(10)是根据(4)所述的冷却系统，所述冷凝器(30(30b))具备：壳体(34)，其设置于所述制冷剂罐(52)的上方；以及连通管(35)，其使所述壳体与所述制冷剂罐(52)之间连通，所述冷却系统(10)构成为，所述连通管(35)的下端(35a)比所述制冷剂罐(52)的顶面(54)更向下方突出。

根据这样的结构，被冷凝器再冷凝的第二制冷剂能够通过上述连通管滴下到贮存于制冷剂罐的第二制冷剂的液相部的液面附近。所述再冷凝的第二制冷剂这样通过上述连通管，从而能够尽量避免与第二制冷剂的气相部接触，能够抑制在滴下途中的重新蒸发。

(6)再另一方式的冷却系统(10)是根据(3)至(5)的任一项所述的冷却系统，所述冷凝器(30)包含对所述第一制冷剂(r1)与所述第二制冷剂(r2)进行热交换的热交换器(36)，所述冷却系统(10)具备对向所述热交换器(36)供给的所述第一制冷剂(r1)的流量进行控制的流量调整阀(38)。

根据这样的结构，通过用上述流量调整阀控制向上述热交换器供给的第一制冷剂的流量，从而能够控制冷凝器中的第二制冷剂的再冷凝量。通过控制第二制冷剂的再冷凝量，从而能够控制处于饱和状态的制冷剂罐内的压力，由此，能够控制第二制冷剂的饱和温度，因此能够将第二制冷剂高精度地控制为适合超导限流元件的冷却的温度。

(7)再另一方式的冷却系统(10)是根据(6)所述的冷却系统，具备：压力传感器(40)，其用于检测所述制冷剂罐(52)的所述气相部(G)或者与所述气相部(G)连通的所述空间(S)的压力；以及控制部(42)，其基于所述压力传感器(40)的检测值来控制所述流量调整阀(38)的开度。

根据这样的结构，通过用上述压力传感器检测制冷剂罐的气相部的饱和压力，并基于该检测值控制流量调整阀的开度，从而能够将第二制冷剂高精度地控制为适合超导限流元件的冷却的温度。

(8)再另一方式的冷却系统(10)是根据(7)所述的冷却系统，所述控制部(42)构成为，将利用所述第二制冷剂(r2)对所述超导限流器(16)进行冷却的冷却温度控制为接近转变温度的设定范围内的温度。

根据这样的结构，通过将所述超导限流器的冷却温度控制为设定范围内的温度，从而能够提高向超导电缆流动超过额定电流的短路电流时的超导限流器的响应性。

(9)关于本公开的冷却系统的控制方法，所述冷却系统对超导电缆(12)和与该超导电缆(12)电连接的超导限流器(16)进行冷却，所述冷却系统具备：冷冻机(20)；循环路径(18)，其用于将在所述冷冻机(20)中冷却的第一制冷剂(r1)向所述超导电缆(12)供给，并使该第一制冷剂(r1)返回所述冷冻机(20)；分支路径(22)，其设置为从所述循环路径(18)分支，并绕过所述超导电缆(12)而经由所述超导限流器(16)；以及冷凝器(30)，其设置在所述分支路径(22)上，利用所述第一制冷剂(r1)使在所述超导限流器(16)中气化的第二制冷剂(r2)冷却而冷凝，所述冷凝器(30)配置于制冷剂罐(52)的气相部(G)或者与该气相部(G)连通的空间(S)，所述制冷剂罐(52)贮存所述第二制冷剂(r2)，所述第二制冷剂(r2)用于对包含于所述超导限流器(16)的超导限流元件(50)进行冷却，所述冷却系统具备液体返回流路(32)，该液体返回流路(32)使在所述冷凝器(30)中液化的冷凝液返回所述制冷剂罐(52)的液相部(L)，所述冷却系统的控制方法具备：压力检测步骤(S10)，检测所述制冷剂罐(52)的气相部(G)或者与该气相部(G)连通的空间(S)的压力值；以及流量控制步骤(S12)，根据所述压力值来控制向所述冷凝器流入的所述第一制冷剂的流量。

根据这样的结构，由于能够使制冷剂罐的气相部或者与该气相部连通的空间成为目标压力，因此能够利用制冷剂罐的液相部将超导限流元件的冷却温度控制为接近转变温度的温度。由此，能够提高向超导电缆流动超过额定电流的短路电流时的超导限流器的响应性。

(10)一个方式的冷却系统的控制方法是根据(9)所述的冷却系统的控制方法，在所述制冷剂罐(52)的内部，所述第二制冷剂(r2)维持饱和状态，在所述流量控制步骤(S12)中，控制向所述冷凝器(30)流入的所述第一制冷剂(r1)的流量，以使得所述制冷剂罐(52)内的所述第二制冷剂(r2)成为与冷却目标温度Tg唯一对应的目标压力Pg。

根据这样的结构，将作为控制参数而言容易进行控制的制冷剂罐内的第二制冷剂的压力作为对象，以使得该压力成为目标压力Pg的方式来控制向冷凝器流入的第一制冷剂的流量，因此能够高精度地控制为与目标压力Pg唯一对应的第二制冷剂的冷却目标温度Tg。

附图标记说明

10-冷却系统；12-超导电缆；14-终端；16-超导限流器；18-循环路径；20-冷冻机；22-分支路径；24-送电设备；26-制冷剂泵；28-贮罐；30(30a、30b)-冷凝器；32-液体返回流路；34-壳体；35-连通管；35a-下端部；36-热交换器；38-流量调整阀；40-压力传感器；42-控制部；44-绝热层；50-超导限流元件；52-制冷剂罐；54-顶面；56-液面计；r1-制冷剂(第一制冷剂)；r2-制冷剂(第二制冷剂)；G-气相部；L-液相部；S-连通空间。

Claims (10)

1.一种冷却系统，对超导电缆和与该超导电缆电连接的超导限流器进行冷却，具备：

冷冻机；

循环路径，其用于将在所述冷冻机中冷却的第一制冷剂向所述超导电缆供给，并使该第一制冷剂返回所述冷冻机；

分支路径，其设置为从所述循环路径分支，并绕过所述超导电缆而经由所述超导限流器；以及

冷凝器，其设置在所述分支路径上，利用所述第一制冷剂使在所述超导限流器中气化的第二制冷剂冷却而冷凝。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，

具备贮罐，该贮罐设置于所述循环路径，用于将通过了所述超导电缆及所述超导限流器之后的所述第一制冷剂回收。

3.根据权利要求1或2所述的冷却系统，其特征在于，

所述冷凝器配置于制冷剂罐的气相部或者与该气相部连通的空间，所述制冷剂罐贮存所述第二制冷剂，所述第二制冷剂用于对包含于所述超导限流器的超导限流元件进行冷却，

所述冷却系统具备液体返回流路，该液体返回流路使在所述冷凝器中液化的冷凝液返回所述制冷剂罐的液相部。

4.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，

所述冷凝器配置于所述制冷剂罐的上方，

所述液体返回流路构成为，使所述冷凝液向所述制冷剂罐的所述液相部滴下。

5.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，

所述冷凝器具备：

壳体，其设置于所述制冷剂罐的上方；以及

连通管，其使所述壳体与所述制冷剂罐之间连通，

所述冷却系统构成为，所述连通管的下端比所述制冷剂罐的顶面更向下方突出。

6.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，

所述冷凝器包含对所述第一制冷剂与所述第二制冷剂进行热交换的热交换器，

所述冷却系统具备对向所述热交换器供给的所述第一制冷剂的流量进行控制的流量调整阀。

7.根据权利要求6所述的冷却系统，其特征在于，具备：

压力传感器，其用于检测所述制冷剂罐的所述气相部或者与所述气相部连通的所述空间的压力；以及

控制部，其基于所述压力传感器的检测值来控制所述流量调整阀的开度。

8.根据权利要求7所述的冷却系统，其特征在于，

所述控制部构成为，将利用所述第一制冷剂对所述第二制冷剂进行冷却的冷却温度控制为接近转变温度的设定范围内的温度。

9.一种冷却系统的控制方法，所述冷却系统对超导电缆和与该超导电缆电连接的超导限流器进行冷却，所述冷却系统具备：

冷冻机；

循环路径，其用于将在所述冷冻机中冷却的第一制冷剂向所述超导电缆供给，并使该第一制冷剂返回所述冷冻机；

分支路径，其设置为从所述循环路径分支，并绕过所述超导电缆而经由所述超导限流器；以及

冷凝器，其设置在所述分支路径上，利用所述第一制冷剂使在所述超导限流器中气化的第二制冷剂冷却而冷凝，

所述冷凝器配置于制冷剂罐的气相部或者与该气相部连通的空间，所述制冷剂罐贮存所述第二制冷剂，所述第二制冷剂用于对包含于所述超导限流器的超导限流元件进行冷却，所述冷却系统具备液体返回流路，该液体返回流路使在所述冷凝器中液化的冷凝液返回所述制冷剂罐的液相部，

所述冷却系统的控制方法具备：

压力检测步骤，检测所述制冷剂罐的气相部或者与该气相部连通的空间的压力值；以及

流量控制步骤，根据所述压力值来控制向所述冷凝器流入的所述第一制冷剂的流量。

10.根据权利要求9所述的冷却系统的控制方法，其特征在于，

在所述制冷剂罐的内部，所述第二制冷剂维持饱和状态，

在所述流量控制步骤中，控制向所述冷凝器流入的所述第一制冷剂的流量，以使得所述制冷剂罐内的所述第二制冷剂成为与冷却目标温度Tg唯一对应的目标压力Pg。