CN116998080A - 超导限流器的冷却控制装置 - Google Patents
超导限流器的冷却控制装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116998080A CN116998080A CN202280022578.XA CN202280022578A CN116998080A CN 116998080 A CN116998080 A CN 116998080A CN 202280022578 A CN202280022578 A CN 202280022578A CN 116998080 A CN116998080 A CN 116998080A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- liquid coolant
- container
- saturated liquid
- pressure
- 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.)
- Pending
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 125
- 239000011555 saturated liquid Substances 0.000 claims abstract description 72
- 239000013526 supercooled liquid Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 24
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 11
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 6
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 2
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
- H02H9/023—Current limitation using superconducting elements
-
- 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
- F25D16/00—Devices using a combination of a cooling mode associated with refrigerating machinery with a cooling mode not associated with refrigerating machinery
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/08—Means for indicating or recording, e.g. for remote indication
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B1/00—Details of electric heating devices
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
- H05K7/20236—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures by immersion
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/30—Devices switchable between superconducting and normal states
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及超导限流器的冷却控制装置，可以包括：超导限流器，通过制冷器来冷却饱和液体冷却剂，从而保持浸渍有超导元件的过冷液体冷却剂的温度；压力传感器，检测容纳所述超导限流器的所述饱和液体冷却剂的第二容器的压力；以及控制装置部，通过利用所述压力传感器的压力检测结果来推定所述饱和液体冷却剂的温度，根据推定的所述饱和液体冷却剂的温度来执行所述制冷器的温度控制。
Description
技术领域
本发明涉及超导限流器的冷却控制装置，更详细而言，涉及一种非循环式超导限流器的冷却控制装置。
背景技术
一般而言，提出了对故障电流进行控制的多种电力系统稳定化装置。
其中，超导限流器是指通过利用超导体的超导性来向系统投入阻抗，从而在产生故障电流时，断路器将其限制到可阻断的容量的装置。
适用于超导限流器的超导体在特定温度和特定电流以下呈现零电阻特性，当电力系统中发生预想不到的故障时，超导特性被破坏，从而转变为常导状态并呈现高电阻。
因此，可以通过根据温度或电流量的超导体的电阻特性变化来降低故障电流。
为了如上所述的基本的超导限流器的动作，超导限流器的超导体在平时需要被冷却装置冷却，从而保持超导状态。
在授权专利10-1104234号(2012年1月10日，超导限流器内部温度控制装置及方法，2012年1月3日授权)中，记载了通过使用制冷器和导电冷却铜带来冷却浸渍超导元件的液氮，从而保持温度的构成。
但是，因为铜带的长度越长，铜带自身会产生温差，因此为了整体地获取充分的冷却效果，只能进一步降低制冷器的运转温度，这会增加制冷器的耗电量。
即，温度越低，制冷器的性能和效率降低。例如，与将绝对温度从80K降低到70K的耗电量相比，用于从60K降低到50K的耗电量存在增加约20％左右的问题。
用于保持超导元件的温度的另一冷却装置的构成，有公开专利10-2008-0102157号(用于冷却超导体的多槽设备和方法，2008年11月24日公开)。
在上述公开专利中，包括冷却超导体的冷却槽和包围冷却槽的防护槽，调节压力，以使冷却槽保持过冷却状态，使防护槽保持饱和状态。
制冷器位于防护槽的内侧上部。制冷器不与防护槽内部的液氮接触，起到使饱和状态的液氮在相变为气体的状态下再次液化的作用。
另外，在上述公开专利中，额外配备超低温储存罐，并为了补偿防护槽的液位，包括将液氮供应到防护槽的构成。
如上所述构成的现有技术存在的问题在于，由于运用保管液氮的超低温储存罐，而产生空间、成本的损失
另外，为了运用现有超导限流器，设置有直接检测冷却槽的过冷却温度和防护槽的饱和状态温度的温度传感器，并构成为根据检测出的温度来控制制冷器。
但是，因为用于检测超低温温度的温度传感器的价格昂贵，因此不仅存在超导限流器的制造成本上升的问题，而且存在难以保养和维护位于密闭空间内部的温度传感器的问题。
另外，因为需要将温度传感器浸渍于液氮中，并将温度传感器的信号线流出到限流器外部，因此存在难以保持限流器内部的压力的问题。
发明内容
发明所要解决的问题
考虑到如上所述的问题点，本发明所要解决的问题在于，提供一种可以通过利用较低成本的方法来检测饱和液体冷却剂的温度的超导限流器的冷却控制装置。
具体而言，提供一种可以不直接检测饱和液体冷却剂的温度而是通过检测限流器内部压力来推定饱和液体冷却剂的温度的超导限流器的冷却控制装置。
结合以上的目的，本发明的另一目的在于，提供一种保养维护容易，并有利于保持压力的超导限流器的冷却控制装置。
并且，本发明的目的在于，提供一种同时利用直接检测饱和液体冷却剂的温度的温度传感器，从而能够提供对温度检测的冗余(redundancy)的超导限流器的冷却控制装置。
另外，本发明的另一目的在于，提供一种可以通过激活过冷液体冷却剂的循环来确保温度均匀性，从而能够确保超导元件的冷却温度均匀性的超导限流器的冷却控制装置。
并且，本发明的另一问题在于，提供一种非常有利于保持容纳过冷液体冷却剂的第一容器部的压力的超导限流器的冷却装置。
解决问题的技术方案
为了解决如上所述的技术问题，本发明的超导限流器的冷却控制装置可以包括：超导限流器，通过制冷器来冷却饱和液体冷却剂，从而保持浸渍超导元件的过冷液体冷却剂的温度；压力传感器，检测容纳所述超导限流器的所述饱和液体冷却剂的第二容器的压力；以及控制装置部，通过利用所述压力传感器的压力检测结果来推定所述饱和液体冷却剂的温度，根据推定的所述饱和液体冷却剂的温度来执行所述制冷器的温度控制。
发明效果
本发明包括容纳过冷液体冷却剂的第一容器和包围第一容器的外部并容纳饱和液体冷却剂的第二容器，通过检测第二容器的内部压力来推定饱和液体冷却剂的温度，从而具有能够降低成本、保养及维护容易、有利于保持第二容器的内部压力的效果。
另外，在本发明中，使第二容器位于仅与第一容器的上部侧接触的位置，从而具有能够通过激活过冷液体冷却剂的局部温差产生的第一容器内部的循环来确保超导元件的温度均匀性的效果。
另外，在本发明中，将第二容器的饱和液体冷却剂的液位设定为高于第一容器的过冷液体冷却剂的液位，从而使第一容器的壁面起到冷凝面的作用，进而具有有利于保持第一容器内部压力的效果。
并且，在本发明中，通过检测第一容器的内部压力并将检测出的压力换算为温度来最小化可检测超低温的温度传感器的使用，从而能够降低成本，另外，简化温度传感器的插入安装以及用于保持气密的复杂结构，从而具有能够有利于保养维护并提高压力保持性能的效果。
附图说明
图1是本发明优选实施例的超导限流器的冷却控制装置的构成图。
图2是饱和线图曲线图。
图3是包括温度传感器的本发明另一实施例的构成图。
图4是本发明的动作流程图。
图5和图6分别是本发明另一实施例的超导限流器的冷却控制装置的构成图。
-附图标记的说明-
10：第一容器11：超导元件
12：过冷液体冷却剂13：冷凝面
20：第二容器21：饱和液体冷却剂
30：第三容器31：真空
40：制冷器50：压力传感器
60：控制装置部61：处理器
62：模拟数字转换器63：存储器
64：温度控制器
具体实施方式
为了充分地理解本发明的构成和效果，参照附图对本发明优选实施例进行说明。但是，本发明并不局限于以下说明的实施例，可以实现为各种形态，并进行各种各样的变更。但是，针对本实施例的说明是为了使本发明的说明变得完整，并向本发明所属领域的普通技术人员完整地告知发明的范围而提供的。在附图中，为了便于说明构成要素，其大小是比实际扩大而示出的，各个构成要素的比例可以被放大或缩小。
“第一”、“第二”等术语可以用于说明多样的构成要素，然而这些构成要素不限于这些术语。这些术语仅为了将一个构成要素区别于另一构成要素而使用。例如，在不脱离本发明的权利要求范围的情况下，“第一构成要素”可以命名为“第二构成要素”，与此类似地“第二构成要素”可以命名为“第一构成要素”。另外，除非上下文另外明确指出，否则单数表达包括复数表达。除非另外定义在本发明中使用的术语，否则具有与本领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。
以下，参照附图，详细说明本发明一实施例的超导限流器的冷却控制装置。
图1是本发明优选实施例的超导限流器的冷却控制装置的构成图。参照图1，本发明包括：第一容器10，容纳浸渍有超导元件11的过冷液体冷却剂12；第二容器20，以覆盖所述第一容器10的侧面和底面的方式位于与第一容器10的外表面接触的位置，并容纳饱和液体冷却剂21；第三容器30，与所述第一容器10和第二容器20的侧面以及底面接触；制冷器40，插入于所述第二容器20并冷凝汽化的饱和液体冷却剂21；压力传感器50，检测所述第二容器20的压力；以及控制装置部60，接收所述压力传感器50的压力检测结果并推定第二容器20的饱和液体冷却剂21的温度，从而调节所述制冷器40的温度。
以下，进一步详细说明如上构成的本发明超导限流器冷却控制装置的构成和作用。
首先，第一容器10提供圆柱形的容纳空间并在内侧配备超导元件11。超导元件11可以配备为与电力系统的相数相同。
即，在三相电源系统中可以使用三个超导元件11。
超导元件11在第一容器10的内部浸渍于过冷液体冷却剂12中，通过过冷液体冷却剂12来保持温度，从而在产生故障电流之前的状态下，保持电阻接近于零的状态。
所述过冷液体冷却剂12可以是液氮。
第一容器10的内部压力P1是3bar，并且过冷液体冷却剂12的温度以77K为正常基准温度。
为了保持第一容器10的内部压力P1，注入非冷凝气体。作为非冷凝气体的示例，有气相的氖和氦，并可以理解为第一容器10的过冷液体冷却剂12的上部侧空间通过填充气相的氖和气相的氦混合的气体来保持压力。
容纳于第一容器10的过冷液体冷却剂12在没有特别理由的情况下不会被替换，保持安装状态的同时，保持温度。
第一容器10的过冷液体冷却剂12的温度在第二容器20的饱和液体冷却剂21和制冷器40的作用下保持。
第二容器20的压力P2保持在1bar以下，并且饱和液体冷却剂21的温度需要保持在77K以下的温度。饱和液体冷却剂21也可以使用液氮。
饱和液体冷却剂21的温度优选为75至76K。
第二容器20的内壁可以直接使用第一容器10外壁的一部分，以有利于热交换。
容纳于第二容器20的饱和液体冷却剂21的液位可以与容纳于所述第一容器10的过冷液体冷却剂12的液位相同，稍后进一步详细地说明其他示例。
在所述第二容器20的一面，例如，顶面结合有复数个制冷器40，制冷器40的冷头被引入到第二容器20的内侧。
因此，在第二容器20的饱和液体冷却剂21和第一容器10的过冷液体冷却剂12之间进行热交换，此时的热交换是通过饱和液体冷却剂21和过冷液体冷却剂12之间的第一容器10外壁的一部分来进行。
热交换会使饱和液体冷却剂21的一部分汽化并使过冷液体冷却剂12保持温度。
重复如下过程：被汽化的饱和液体冷却剂21再次被制冷器40冷凝而液化，液化的液体在重力的作用下坠落而与饱和液体冷却剂21混合。
因此，本发明在不循环饱和液体冷却剂21的情况下也可以保持过冷液体冷却剂12和超导元件11的温度。
即，将饱和液体冷却剂21的温度保持为低于所述过冷液体冷却剂12的温度，此时，需要检测饱和液体冷却剂21的温度，并执行适当的制冷器40控制。
为此，本发明通过使用压力传感器50来检测第二容器20的内部压力P2。
压力传感器50的压力检测结果由控制装置部60提供。
控制装置部60包括：模拟数字转换部62，将压力传感器50的模拟输出转换为数字信号；存储器63，存储压力和温度的相关数据表；处理器61，接收所述模拟数字转换部62的压力信息并利用存储于所述存储器63的表来推定饱和液体冷却剂21的温度；以及温度控制器64，根据所述处理器61的控制来控制制冷器40的温度。
在如上所述构成中，存储于所述存储器63的压力温度相关数据表利用饱和液体冷却剂的相图。
图2示出饱和液体冷却剂21的一示例的液氮的饱和线图。
参照图2，根据温度和压力来确定饱和液体冷却剂21的相。大体上，液氮在75至76K的温度下，压力为70至90kPa(0.7至0.9bar)时，达到饱和状态。即，在附图中，应根据饱和线图的区间M来确定温度和压力。
所述饱和液体冷却剂21保持饱和状态，如果与过冷液体冷却剂12热交换而温度升高，则被汽化。
此时，如果饱和液体冷却剂21的温度高于上述范围，则汽化会变得活跃，从而提高第二容器20内部的压力。
相反，在制冷器40的温度过于低的情况下，被汽化的液氮的冷凝会进一步活跃，从而降低第二容器20内部的压力。
因此，饱和液体冷却剂21的温度和第二容器20内部压力建立了相关性，可以检测第二容器20的压力P2，根据与温度的相关性来推定温度。
所述处理器61通过利用存储于存储器63的压力温度相关数据表来检测检测出的压力所呈现的温度，根据该检测出的温度来执行升高或降低制冷器40温度的控制。
即，处理器61可以通过控制温度控制器64来控制制冷器40的温度，从而通过调节汽化的液氮的冷凝产生程度来保持压力P2。
此时，压力P2的保持与制冷器40的温度相关，并且还根据制冷器40的温度来确定饱和液体冷却剂21的温度。
如上所述，本发明可以不直接检测饱和液体冷却剂21的温度，而是通过检测压力P2来推定饱和液体冷却剂21的温度，从而能够降低成本。
另外，压力传感器50不浸渍于饱和液体冷却剂21，并且是在第二容器20的一部分中可容易更换的结构，因此保养及维护容易，从而具有能够提高限流器运用的可靠性和便利性的效果。
并且，本发明还可以同时包括压力传感器50和浸渍于饱和液体冷却剂21的温度传感器，从而运用冗余结构。
此情况下，虽然成本会提高，但具有在温度传感器发生异常的情况下也可实现正常的温度控制并能够验证由温度传感器检测出的温度的优点。
图3示出了包括有温度传感器70的本发明的超导限流器冷却控制装置。
如上所述，可以同时使用检测第二容器20的内部压力的压力传感器50和填充于第二容器20内部的直接检测饱和液体冷却剂21的温度的温度传感器70。
如上所述，可以通过利用温度传感器70来检测饱和液体冷却剂21的温度并根据该检测结果控制制冷器40的动作。
此时，将由压力传感器50检测出的第二容器20内部的压力转换为温度的结果与由温度传感器70检测出的温度进行比较，如果存在设定值以上的差异，则可以判断为温度传感器70的异常。
所述温度控制器64不仅可以控制制冷器40，附图中虽未图示，还可以控制加热第二容器20的加热器，从而在饱和液体冷却剂21的温度低于设定温度的情况下通过利用加热器来将饱和液体冷却剂21的温度调整到正常范围。
图4是本发明的动作流程图。
如图4所示，通过利用所述压力传感器50来检测第二容器20内部的压力P(S41)。
检测出的压力P通过模拟数字转换部62转换为数字信号并提供到处理器61。
此时，如步骤S42和步骤S43，处理器61将检测出的压力P与饱和压力Psat进行比较。饱和压力Psat是温度T为75至77K的范围的压力，如步骤S42，判断检测出的压力P是否大于温度为77K时的压力。
在检测出的压力P大于77K时的饱和压力的情况下，如步骤S44，提高温度控制器64的冷却功率，如S45步骤，中断加热器的运转。
在所述步骤S42的判断结果检测出的压力P小于77K时的饱和压力的情况下，如步骤S43，判断检测出的压力P是否小于75K时的饱和压力，如果不小则返回到步骤S41。
在小于的情况下，如步骤S46和步骤S47，温度控制器64降低制冷器40的冷却功率，启动加热器，将饱和液体冷却剂21的温度调节到75至77K的范围。图5是本发明另一实施例的超导限流器冷却控制装置的构成图。
参照图5，第二容器20可以构成为仅位于第一容器10的侧面上部侧。
即，第二容器20位于将第一容器10的侧面下部侧和底面露出的位置，因此，与饱和液体冷却剂21的热交换在容纳于第一容器10的过冷液体冷却剂12的侧面侧进行。
第二容器20可以从第一容器10的侧面上端向下覆盖侧面高度的50％左右。更详细而言，可以覆盖40至60％。
第二容器20是将第一容器10的侧面下部和底面露出的环形结构并提供相同形态的内部空间。
第二容器20的内壁可以直接使用第一容器10的外壁的一部分，以有利于热交换。
容纳于第二容器20的饱和液体冷却剂21的液位可以设置为与容纳于所述第一容器10的过冷液体冷却剂12的液位相同，稍后进一步详细说地明其他示例。
在所述第二容器20的一面，例如，顶面结合有复数个制冷器40，制冷器40的冷头向第二容器20的内侧引入。
因此，在第二容器20的饱和液体冷却剂21和第一容器10的过冷液体冷却剂12之间进行热交换，此时的热交换通过饱和液体冷却剂21和过冷液体冷却剂12之间的第一容器10一部分外壁来进行。
热交换会使饱和液体冷却剂21的一部分汽化并使过冷液体冷却剂12保持温度。
重复如下过程：被汽化的饱和液体冷却剂21再次被制冷器40冷凝而液化，液化的液体在重力的作用下坠落而与饱和液体冷却剂21混合。
所述第一容器10的过冷液体冷却剂12主要在覆盖有第二容器20的上部侧进行热交换。在图3中，A区域是与第二容器20的饱和液体冷却剂21进行热交换的上层区域，下层区域B不会进行热交换。
但是，相对而言，下层区域B的过冷液体冷却剂12的温度高于上层区域A的过冷液体冷却剂12的温度，因此在上层区域A和下层区域B之间产生对流。
即，在本发明中，将第二容器20与第一容器10的接触面限制在一部分，并由于热交换而在第一容器10内部的过冷液体冷却剂12中引起局部热失衡来形成对流。
根据如上所述形成的对流，第一容器10内部的过冷液体冷却剂12在自循环的同时实现温度平衡，因此具有能够提高温度均匀性的特点。
这种温度均匀性可以整体地将超导元件11冷却到均匀的温度，并且也可以通过确保超导元件11的温度均匀性来确保超导元件11自身的电阻均匀性。
第三容器30是将所述第二容器20的侧面和底面以及第一容器10的露出的侧面和底面全部包围的结构，内侧以真空31状态阻断热传递，从而有利于保持第一容器10与第二容器20的过冷液体冷却剂12和饱和液体冷却剂21的温度。
即使在如上所述的构成中，通过利用压力传感器50来检测第二容器20的压力，并根据检测出的压力推定温度，从而控制制冷器40的构成和作用也是沿用了上述参照图1说明的构成和作用。
图6是本发明另一实施例的超导限流器的冷却控制装置的构成图。
与参照图3说明的示例相同地，图6示出的构成包括：第一容器10；第二容器20，位于第一容器10的外侧一部分周缘；以及第三容器30，包围第一容器10与第二容器20的侧面和底面。
在所述第一容器10的内侧容纳空间容纳有超导元件11，该超导元件11处于完全浸渍于过冷液体冷却剂12的状态。
即，过冷液体冷却剂12的液位的位置高于超导元件11。
如上所述，过冷液体冷却剂12的适当温度为77K左右，在过冷液体冷却剂12的上部侧第一容器10的空间注入非冷凝气体，以能够保持3bar的压力。
在过冷液体冷却剂12的温度保持为77K，压力为3bar的情况下，理论上，过冷液体冷却剂12不会被汽化，但可能会发生因温度的偏差或其他原因导致过冷液体冷却剂12汽化，从而增加第一容器10的压力的现象。
第一容器10内部的压力变化是整体地改变相平衡的要素，需要恒定地保持压力。
因此，如图6所示，将第二容器20内部的饱和液体冷却剂21的液位L2设定为保持高于第一容器10的过冷液体冷却剂12的液位L1。
对应于饱和液体冷却剂21的液位L2和过冷液体冷却剂12的液位L1之差(L2-L1)的第一容器10的外壁一部分区域是相比于其他外壁区域温度更低的区域，命名该区域为冷凝面13。
将冷凝面13的高度，即液体冷却剂21的液位L2与过冷液体冷却剂12的液位L2的高度差设定为5至30cm。
在冷凝面13的高度未满5cm的情况下，冷凝效果较低，在超过30cm的情况下，会发生不必要的能量浪费。
因此，作为在第一容器10内部汽化的过冷液体冷却剂21的气体氮在温度为冷凝温度以下的冷凝面13冷凝，从而再次液化并在重力的作用下流入到过冷液体冷却剂21。
如上所述的过程继续重复地进行，因此，将因其他原因汽化的过冷液体冷却剂21再次冷凝，从而能够保持第一容器10的内部压力。
如上所述，容纳于所述第二容器20的饱和液体冷却剂21在与第一容器10的过冷液体冷却剂12热交换的同时，使在所述冷凝面13汽化的过冷液体冷却剂12冷凝，温度升高并被汽化。
汽化的饱和液体冷却剂21可以通过制冷器40的冷头重复冷凝的过程，从而能够保持饱和液体冷却剂21和过冷液体冷却剂12的温度的同时，在第一容器10内部保持压力。
以上说明了本发明的实施例，但这仅作为示例性的，本发明所属领域的普通技术人员可以理解根据此的各种各样变形和同等范围的实施例是可能的。因此，本发明的真正的技术保护范围应由所附权利要求范围来确定。
工业可用性
本发明涉及一种能够利用自然规律来保持饱和液体冷却剂和过冷液体冷却剂的温度的装置，具有工业可用性。
Claims (4)
1.一种超导限流器的冷却控制装置，其中，包括：
超导限流器，通过制冷器来冷却饱和液体冷却剂，从而保持浸渍有超导元件的过冷液体冷却剂的温度；
压力传感器，检测容纳所述超导限流器的所述饱和液体冷却剂的第二容器的压力；以及
控制装置部，通过利用所述压力传感器的压力检测结果来推定所述饱和液体冷却剂的温度，根据推定的所述饱和液体冷却剂的温度执行所述制冷器的温度控制。
2.根据权利要求1所述的超导限流器的冷却控制装置，其中，
所述控制装置部包括：
模拟数字转换部，将所述压力传感器的压力检测结果转换为数字信号；
处理器，接收所述模拟数字转换部的数字信号以推定所述饱和液体冷却剂的温度；以及
温度控制器，根据所述处理器的控制来控制所述超导限流器的制冷器。
3.根据权利要求2所述的超导限流器的冷却控制装置，其中，
还包括直接检测所述饱和液体冷却剂的温度的温度传感器，
如果由所述温度传感器检测出的温度和由所述控制装置部推定的温度之差为设定值以上，则判断所述温度传感器存在异常。
4.根据权利要求3所述的超导限流器的冷却控制装置，其特征在于，
还包括加热所述过冷液体冷却剂的加热器，
所述温度控制器通过控制所述制冷器和所述加热器来控制所述饱和液体冷却剂的温度。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2021-0035775 | 2021-03-19 | ||
| KR1020210035775A KR102616056B1 (ko) | 2021-03-19 | 2021-03-19 | 초전도 한류기의 냉각 제어장치 |
| PCT/KR2022/002153 WO2022196952A1 (ko) | 2021-03-19 | 2022-02-14 | 초전도 한류기의 냉각 제어장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116998080A true CN116998080A (zh) | 2023-11-03 |
Family
ID=83320715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202280022578.XA Pending CN116998080A (zh) | 2021-03-19 | 2022-02-14 | 超导限流器的冷却控制装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102616056B1 (zh) |
| CN (1) | CN116998080A (zh) |
| WO (1) | WO2022196952A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102618452B1 (ko) * | 2021-03-19 | 2023-12-27 | 엘에스일렉트릭(주) | 초전도 한류기의 냉각장치 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5017640B1 (zh) * | 1970-12-26 | 1975-06-23 | ||
| JP5017640B2 (ja) * | 2006-05-31 | 2012-09-05 | 国立大学法人京都大学 | 極低温冷凍方法および極低温冷凍システム |
| JP5322489B2 (ja) * | 2008-04-29 | 2013-10-23 | 三菱電機株式会社 | 超電導電磁石 |
| KR101180250B1 (ko) * | 2010-11-25 | 2012-09-05 | 한국전력공사 | 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치 및 측정방법 |
| KR20130033062A (ko) * | 2011-09-26 | 2013-04-03 | 한국전력공사 | 초전도 한류기 압력제어시스템 |
| DE102013208631B3 (de) * | 2013-05-10 | 2014-09-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Magnetresonanzvorrichtung mit einem Kühlsystem zu einer Kühlung einer supraleitenden Hauptmagnetspule sowie ein Verfahren zur Kühlung der supraleitenden Hauptmagnetspule |
| CN105378861B (zh) * | 2013-07-11 | 2017-09-29 | 三菱电机株式会社 | 超导磁体 |
| DE102014225481A1 (de) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | Bruker Biospin Gmbh | Kryostat mit einem ersten und einem zweiten Heliumtank, die zumindest in einem unteren Bereich flüssigkeitsdicht voneinander abgetrennt sind |
-
2021
- 2021-03-19 KR KR1020210035775A patent/KR102616056B1/ko active IP Right Grant
-
2022
- 2022-02-14 CN CN202280022578.XA patent/CN116998080A/zh active Pending
- 2022-02-14 WO PCT/KR2022/002153 patent/WO2022196952A1/ko active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022196952A1 (ko) | 2022-09-22 |
| KR102616056B1 (ko) | 2023-12-19 |
| KR20220130924A (ko) | 2022-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102506491B1 (ko) | 결함-감내형 극저온 냉각 시스템 | |
| US7484372B2 (en) | Multi-bath apparatus and method for cooling superconductors | |
| JP2006066382A (ja) | 超電導ケーブル線路 | |
| KR101046323B1 (ko) | 고온 초전도체 장치용 극저온 냉각 방법 및 장치 | |
| CN116998080A (zh) | 超导限流器的冷却控制装置 | |
| CN107110928A (zh) | 用于冷却磁共振成像装置的系统和方法 | |
| KR20190142822A (ko) | 극저온 냉각시스템 | |
| KR102355863B1 (ko) | 초전도 기기의 냉각 시스템 | |
| US7263841B1 (en) | Superconducting magnet system with supplementary heat pipe refrigeration | |
| JP5191800B2 (ja) | 冷却容器および超電導装置 | |
| JP5540642B2 (ja) | 超電導機器の冷却装置 | |
| US20240222960A1 (en) | Cooling control apparatus for superconducting fault current limiter | |
| CN117063368A (zh) | 超导限流器的冷却装置 | |
| JP2008124175A (ja) | 超電導電力貯蔵装置 | |
| CN116888847A (zh) | 超导电力供应系统 | |
| KR102618454B1 (ko) | 응축면을 포함하는 초전도 한류기의 냉각 장치 | |
| JP2004111581A (ja) | 超電導マグネット装置 | |
| KR20160137124A (ko) | 극저온 냉각장치 | |
| JPH11144939A (ja) | 超電導コイルシステム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |