JP2000161803A - 冷却装置 - Google Patents
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- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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-
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- 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
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- F25D19/006—Thermal coupling structure or interface
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- Thermal Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超伝導磁石１０１が発生する磁界中でも正常
に作動し、軽量、小型な冷却装置を提供する。 【解決手段】 冷却装置の冷凍機にパルス管冷凍機１１
０Ｂを用い、パルス管冷凍機１１０Ｂのロータリ切り換
え弁１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１
ｅ、１３１ｆとモータを超伝導磁石１０１が発生する磁
界の影響の少ない離れた場所に設置する。
に作動し、軽量、小型な冷却装置を提供する。 【解決手段】 冷却装置の冷凍機にパルス管冷凍機１１
０Ｂを用い、パルス管冷凍機１１０Ｂのロータリ切り換
え弁１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１
ｅ、１３１ｆとモータを超伝導磁石１０１が発生する磁
界の影響の少ない離れた場所に設置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超電導磁石を冷却
する冷却装置に関するものである。
する冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の蓄冷型冷凍機による冷却装置は、
例えば、特開平７−１２７９３６号公報に開示されてい
る、図７の冷却装置がある。スターリング冷凍機０は、
圧縮部２、放熱器３、蓄冷器４、膨張部１から構成され
ている。
例えば、特開平７−１２７９３６号公報に開示されてい
る、図７の冷却装置がある。スターリング冷凍機０は、
圧縮部２、放熱器３、蓄冷器４、膨張部１から構成され
ている。
【０００３】圧縮部２は、圧縮シリンダー２ａ、圧縮ピ
ストン２ｂ、ピストンリング２ｃから形成され、膨張部
１は、膨張シリンダー１ａ、膨張ピストン１ｂ、ピスト
ンリング１ｃから形成されている。
ストン２ｂ、ピストンリング２ｃから形成され、膨張部
１は、膨張シリンダー１ａ、膨張ピストン１ｂ、ピスト
ンリング１ｃから形成されている。
【０００４】圧縮ピストン２ｂ、膨張ピストン１ｂは、
クランク機構等の駆動部を介しモータに接続され、モー
タの回転力で往復運動することにより、圧縮部２で圧縮
された作動ガスは膨張部１で膨張し、膨張部１で冷凍を
発生する。
クランク機構等の駆動部を介しモータに接続され、モー
タの回転力で往復運動することにより、圧縮部２で圧縮
された作動ガスは膨張部１で膨張し、膨張部１で冷凍を
発生する。
【０００５】冷媒容器１０には液体窒素等の冷媒が充填
されており、冷媒容器１０の液槽１０ｂはポンプ１１で
圧送され、シールド板２２ａ、２２ｂに熱接触している
供給配管１２に流入し、そこで冷媒液を蒸発させること
によって、真空槽２５ａ、２５ｂからシールド板２２
ａ、２２ｂに流入する侵入熱（伝導熱、輻射熱）を吸熱
し、凝縮器１３に流入し、膨張部で発生した冷凍で冷媒
蒸気は再び冷媒液となり、戻り弁１４を通って冷媒容器
１０に戻る。
されており、冷媒容器１０の液槽１０ｂはポンプ１１で
圧送され、シールド板２２ａ、２２ｂに熱接触している
供給配管１２に流入し、そこで冷媒液を蒸発させること
によって、真空槽２５ａ、２５ｂからシールド板２２
ａ、２２ｂに流入する侵入熱（伝導熱、輻射熱）を吸熱
し、凝縮器１３に流入し、膨張部で発生した冷凍で冷媒
蒸気は再び冷媒液となり、戻り弁１４を通って冷媒容器
１０に戻る。
【０００６】容器２０は、液体ヘリウム溜め部２０Ｍと
超電導磁石等の被冷却体２１を収納している被冷却体収
納部２０Ｎにから構成され、容器２０は、シールド板２
２ａ、２２ｂで覆われている。
超電導磁石等の被冷却体２１を収納している被冷却体収
納部２０Ｎにから構成され、容器２０は、シールド板２
２ａ、２２ｂで覆われている。
【０００７】容器２０内の液体ヘリウムは、シールド板
２２ａ、２２ｂから侵入する輻射熱、断熱支持材２３
ａ、２３ｂを伝わる伝導熱によって一部蒸発するが、対
の多気筒スターリング冷凍機３０の膨張部３１、３２と
熱交換関係の予冷熱交換器３３を有するジュールトムソ
ン回路３４により蒸発したヘリウム蒸気は液化されて容
器２０に送られ、容器２０内の液体ヘリウムは一定量に
保たれる。
２２ａ、２２ｂから侵入する輻射熱、断熱支持材２３
ａ、２３ｂを伝わる伝導熱によって一部蒸発するが、対
の多気筒スターリング冷凍機３０の膨張部３１、３２と
熱交換関係の予冷熱交換器３３を有するジュールトムソ
ン回路３４により蒸発したヘリウム蒸気は液化されて容
器２０に送られ、容器２０内の液体ヘリウムは一定量に
保たれる。
【０００８】対の冷凍機３０は、圧縮部３６、放熱器３
７、蓄冷器３８、３９、膨張部３１から構成されてい
る。圧縮部３６は、圧縮シリンダー３６ａ、圧縮ピスト
ン３６ｂ、ピストンリング３６ｃから成り、膨張部３
１、３２も、膨張シリンダー３１ａ、膨張ピストン３１
ｂ、ピストンリング３１ｃ、３１ｄから構成されてい
る。
７、蓄冷器３８、３９、膨張部３１から構成されてい
る。圧縮部３６は、圧縮シリンダー３６ａ、圧縮ピスト
ン３６ｂ、ピストンリング３６ｃから成り、膨張部３
１、３２も、膨張シリンダー３１ａ、膨張ピストン３１
ｂ、ピストンリング３１ｃ、３１ｄから構成されてい
る。
【０００９】圧縮ピストン３６ｂ、該膨張ピストン３１
ｂは、クランク機構等の駆動部を介しモータに接続さ
れ、モータの回転力で往復運動することにより、圧縮部
３６で圧縮された作動ガスは膨張部３１で膨張し、膨張
部３１、３２で冷凍を発生する。膨張部３１、３２で発
生した冷凍はジュールトムソン回路３４の予冷熱交換器
３３を流れているヘリウムガスを冷却する。
ｂは、クランク機構等の駆動部を介しモータに接続さ
れ、モータの回転力で往復運動することにより、圧縮部
３６で圧縮された作動ガスは膨張部３１で膨張し、膨張
部３１、３２で冷凍を発生する。膨張部３１、３２で発
生した冷凍はジュールトムソン回路３４の予冷熱交換器
３３を流れているヘリウムガスを冷却する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の冷
却装置では、スターリング冷凍機０、多気筒スターリン
グ冷凍機３０のモータが超電導磁石２１の近傍におか
れ、しかもこれらのモータは比較的大きい出カのもの
で、設置場所も制約される。したがってそのままでは超
電導磁石２１から発生する強力な磁界でモータは回転出
来なくなる。
却装置では、スターリング冷凍機０、多気筒スターリン
グ冷凍機３０のモータが超電導磁石２１の近傍におか
れ、しかもこれらのモータは比較的大きい出カのもの
で、設置場所も制約される。したがってそのままでは超
電導磁石２１から発生する強力な磁界でモータは回転出
来なくなる。
【００１１】この強力な磁界中でモータを正常に回転さ
せるには、モータの周りを厚い鉄板で覆い、磁気シール
ドをしなければならない。その結果、スターリング冷凍
機０、多気筒スターリング冷凍機３０が大きくなり、重
量が増大するといった不具合が生じる。
せるには、モータの周りを厚い鉄板で覆い、磁気シール
ドをしなければならない。その結果、スターリング冷凍
機０、多気筒スターリング冷凍機３０が大きくなり、重
量が増大するといった不具合が生じる。
【００１２】また、このような超電導磁石装置を磁気浮
上車両に使用すると、走行時、超電導磁石装置には直接
大きな振動を受けるため、スターリング冷凍機０の膨張
ピストン１ｂ、多気筒スターリング冷凍機３０の膨張シ
リンダー３１ａの低温側が膨張シリンダー１ａ、膨張シ
リンダー３１ａに接触し、膨張部１、３１で発生する冷
凍量が低下するといった不具合も生じる。
上車両に使用すると、走行時、超電導磁石装置には直接
大きな振動を受けるため、スターリング冷凍機０の膨張
ピストン１ｂ、多気筒スターリング冷凍機３０の膨張シ
リンダー３１ａの低温側が膨張シリンダー１ａ、膨張シ
リンダー３１ａに接触し、膨張部１、３１で発生する冷
凍量が低下するといった不具合も生じる。
【００１３】本発明は、超電導磁石装置が発生する磁界
中でも冷凍機が正常に動作し、また、このような超電導
磁石装置を磁気浮上車両に使用しても、走行中に発生す
る振動下でも安定した冷凍量を得ることが出来るように
することを解決すべき課題とする。
中でも冷凍機が正常に動作し、また、このような超電導
磁石装置を磁気浮上車両に使用しても、走行中に発生す
る振動下でも安定した冷凍量を得ることが出来るように
することを解決すべき課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、第１
冷媒で冷却された超電導磁石を収納する容器と、該容器
を覆うシールド板と、該シールド板を収納する真空槽か
ら構成される超電導磁石装置において、前記第１冷媒液
を生成するパルス管冷凍機と、該パルス管冷凍機の寒冷
部に熱接触したジュールトムソン回路とから成る第１冷
却装置と、前記パルス管冷凍機の第１低温発生部と該ジ
ュールトムソン回路の低温部を前記真空槽に設け、該パ
ルス管冷凍機の圧縮機とジュールトムソン回路の圧縮機
を前記真空槽から離れた場所に設置したことを特徴とす
る。
冷媒で冷却された超電導磁石を収納する容器と、該容器
を覆うシールド板と、該シールド板を収納する真空槽か
ら構成される超電導磁石装置において、前記第１冷媒液
を生成するパルス管冷凍機と、該パルス管冷凍機の寒冷
部に熱接触したジュールトムソン回路とから成る第１冷
却装置と、前記パルス管冷凍機の第１低温発生部と該ジ
ュールトムソン回路の低温部を前記真空槽に設け、該パ
ルス管冷凍機の圧縮機とジュールトムソン回路の圧縮機
を前記真空槽から離れた場所に設置したことを特徴とす
る。
【００１５】請求項１の発明では、 （１）パルス管冷凍機の第１低温発生部は超電導磁石装
置の真空槽に設置されるが、パルス管冷凍機では第１低
温生成部には膨張ピストンが無いので、ピストンを駆動
する大きな出カのモータが不要になる。
置の真空槽に設置されるが、パルス管冷凍機では第１低
温生成部には膨張ピストンが無いので、ピストンを駆動
する大きな出カのモータが不要になる。
【００１６】（２）パルス管冷凍機に切り換えバルブを
使用し、弁の開閉にモータを使用する場合、真空槽の上
部に設置すれば、磁気シールドが不要となり、また磁気
シールドを必要とする位置にモータを設置しても、弁の
開閉に要する駆動カは小さいので、モータを小型化で
き、磁気シールドの重量、寸法も小さくできる。
使用し、弁の開閉にモータを使用する場合、真空槽の上
部に設置すれば、磁気シールドが不要となり、また磁気
シールドを必要とする位置にモータを設置しても、弁の
開閉に要する駆動カは小さいので、モータを小型化で
き、磁気シールドの重量、寸法も小さくできる。
【００１７】（３）パルス管冷凍機の圧縮機と、ジュー
ルトムソン回路の圧縮機は、超電導磁石装置が発生する
磁界の影響の少ない場所に設置できる。
ルトムソン回路の圧縮機は、超電導磁石装置が発生する
磁界の影響の少ない場所に設置できる。
【００１８】上記、３つの理由により、第１冷却装置の
パルス管冷凍機の第１低温発生部は、超電導磁石装置の
強力な磁界中の真空槽に設置されても、正常し動作でき
る。
パルス管冷凍機の第１低温発生部は、超電導磁石装置の
強力な磁界中の真空槽に設置されても、正常し動作でき
る。
【００１９】パルス管冷凍機は、低温部に可動部がない
ので磁気浮上車両のように大きな振動を受ける超電導磁
石に使用する場合でも、振動による冷凍能力の低下が起
こらず、第１冷却装置の信頼性が向上する。
ので磁気浮上車両のように大きな振動を受ける超電導磁
石に使用する場合でも、振動による冷凍能力の低下が起
こらず、第１冷却装置の信頼性が向上する。
【００２０】請求項２の発明は、第１冷媒で冷却された
超電導磁石を収納する容器と、該容器を覆うシールド板
と、該シールド板を冷却する第２冷媒が入っている液溜
めと、を収納する真空槽とから構成される超電導磁石装
置において、前記第２冷媒液を生成し前記シールド板を
冷却する第２冷却装置のパルス管冷凍機の第２低温発生
部を該真空槽に設け、該パルス管冷凍機の圧縮機を前記
真空槽から離れた場所に設置したことを特徴とする。
超電導磁石を収納する容器と、該容器を覆うシールド板
と、該シールド板を冷却する第２冷媒が入っている液溜
めと、を収納する真空槽とから構成される超電導磁石装
置において、前記第２冷媒液を生成し前記シールド板を
冷却する第２冷却装置のパルス管冷凍機の第２低温発生
部を該真空槽に設け、該パルス管冷凍機の圧縮機を前記
真空槽から離れた場所に設置したことを特徴とする。
【００２１】請求項２の発明では、第２冷却装置の冷凍
機がパルス管冷凍機で、該パルス管冷凍機の第２低温発
生部が、超電導磁石装置の真空槽に設けられているの
で、請求項１の発明と同様の理由により、第２冷却装置
のパルス管冷凍機の第２低温発生部は、超電導磁石装置
の強力な磁界中の真空槽に設置されても、正常し動作で
きる。
機がパルス管冷凍機で、該パルス管冷凍機の第２低温発
生部が、超電導磁石装置の真空槽に設けられているの
で、請求項１の発明と同様の理由により、第２冷却装置
のパルス管冷凍機の第２低温発生部は、超電導磁石装置
の強力な磁界中の真空槽に設置されても、正常し動作で
きる。
【００２２】パルス管冷凍機は、低温部に可動部がない
ので磁気浮上車両のように大きな振動を受ける超電導磁
石に使用する場合でも、振動による冷凍能力の低下が起
こらず、第２冷却装置の信頼性が向上する。
ので磁気浮上車両のように大きな振動を受ける超電導磁
石に使用する場合でも、振動による冷凍能力の低下が起
こらず、第２冷却装置の信頼性が向上する。
【００２３】請求項３の発明は、第１冷媒液を生成する
前記第１冷却装置と、第２冷媒液を生成する前記第２冷
却装置から構成されたことを特徴とする。
前記第１冷却装置と、第２冷媒液を生成する前記第２冷
却装置から構成されたことを特徴とする。
【００２４】請求項３の発明では、第１冷却装置のパル
ス管冷凍機の第１低温発生部と、第２冷却装置のパルス
管冷凍機の第２低温発生部が、超電導磁石装置の真空槽
に設けてあるが、共にパルス管冷凍機であるので、請求
項１及び請求項２と同様の理由により、超電導磁石から
発生する磁界に対する磁気シールドの問題と超電導磁石
装置からの振動による冷凍能力の低下の問題が解決され
る。
ス管冷凍機の第１低温発生部と、第２冷却装置のパルス
管冷凍機の第２低温発生部が、超電導磁石装置の真空槽
に設けてあるが、共にパルス管冷凍機であるので、請求
項１及び請求項２と同様の理由により、超電導磁石から
発生する磁界に対する磁気シールドの問題と超電導磁石
装置からの振動による冷凍能力の低下の問題が解決され
る。
【００２５】請求項４の発明は、第１冷却装置のパルス
管冷凍機の圧縮機と該第２冷却装置のパルス管冷凍機の
圧縮機を共用させたことを特徴とする。
管冷凍機の圧縮機と該第２冷却装置のパルス管冷凍機の
圧縮機を共用させたことを特徴とする。
【００２６】請求項４の発明では、請求項３の発明に加
え、第１冷却装置のパルス管冷凍機と第２冷却装置のパ
ルス管冷凍機に続される圧縮機を共通にすることで、冷
却装置の軽量化と小型化が図れる。当然のことながら、
共通化した圧縮機もジュールトムソン回路の圧縮機も、
電導磁石装置が発生する磁界の影響の少ない場所に設置
されるので、磁気シールドの問題と振動による冷凍能力
低下の問題は解決される。
え、第１冷却装置のパルス管冷凍機と第２冷却装置のパ
ルス管冷凍機に続される圧縮機を共通にすることで、冷
却装置の軽量化と小型化が図れる。当然のことながら、
共通化した圧縮機もジュールトムソン回路の圧縮機も、
電導磁石装置が発生する磁界の影響の少ない場所に設置
されるので、磁気シールドの問題と振動による冷凍能力
低下の問題は解決される。
【００２７】請求項５の発明は、前記第１冷却装置のパ
ルス管冷凍機の切り換え弁と、前記第２冷却装置のパル
ス管冷凍機の切り換え弁の駆動部を共有し、弁の開閉を
制御したことを特徴とする。
ルス管冷凍機の切り換え弁と、前記第２冷却装置のパル
ス管冷凍機の切り換え弁の駆動部を共有し、弁の開閉を
制御したことを特徴とする。
【００２８】請求項５の発明では、冷却装置のパルス管
冷凍機の切り換え弁の駆動部と、第２冷却装置のパルス
管冷凍機の切り換え弁の駆動部を共有し、各々の切り換
え弁の開閉を制御することにより、圧縮機から流出する
流量変化を均等化でき、吐出圧の変動が緩和される。
冷凍機の切り換え弁の駆動部と、第２冷却装置のパルス
管冷凍機の切り換え弁の駆動部を共有し、各々の切り換
え弁の開閉を制御することにより、圧縮機から流出する
流量変化を均等化でき、吐出圧の変動が緩和される。
【００２９】請求項６の発明は、２つ以上の超電導磁石
装置から構成されたことを特徴とする。
装置から構成されたことを特徴とする。
【００３０】請求項６の発明では、２つ以上の超電導磁
石装置を用いる場合でも、第１冷却装置のパルス管冷凍
機と第２冷却装置のパルス管冷凍機に続される圧縮機を
共通にすることができ、冷却装置の軽量化と小型化が図
れる。
石装置を用いる場合でも、第１冷却装置のパルス管冷凍
機と第２冷却装置のパルス管冷凍機に続される圧縮機を
共通にすることができ、冷却装置の軽量化と小型化が図
れる。
【００３１】
【発明の実施の形態】本発明に係わる冷却装置を具体的
な実施例により詳細に説明する。
な実施例により詳細に説明する。
【００３２】第１実施例 図１は本発明を具体化した第１実施例で、冷却装置の回
路図である。液体ヘリウム等の第１冷媒液１０３ａで冷
却された超電導磁石１０１は、容器１０２に収納されて
おり、容器１０２は、シールド板１０５で覆われ、シー
ルド板１０５は、真空槽１０７に収納され、容器１０２
は、多数個の断熱支持材１０４、シールド板１０５、多
数個の断熱支持材１０６を介して真空槽１０７に固定さ
れている。このようにして超電導磁石装置１００が構成
される。図１の実施例では、超伝導磁石１０１は１個で
あるが、多数個設けてもよい。
路図である。液体ヘリウム等の第１冷媒液１０３ａで冷
却された超電導磁石１０１は、容器１０２に収納されて
おり、容器１０２は、シールド板１０５で覆われ、シー
ルド板１０５は、真空槽１０７に収納され、容器１０２
は、多数個の断熱支持材１０４、シールド板１０５、多
数個の断熱支持材１０６を介して真空槽１０７に固定さ
れている。このようにして超電導磁石装置１００が構成
される。図１の実施例では、超伝導磁石１０１は１個で
あるが、多数個設けてもよい。
【００３３】第１冷却装置１１０は、ジュールトムソン
回路１１０Ａとパルス管冷凍機１１０Ｂとから構成され
ている。ジュールトムソン回路１１０Ａは、圧縮機１１
９と、低圧配管１２０、高圧配管１２１と、ジュールト
ムソン回路１１０Ａの低温部１２４から構成されてお
り、低温部１２４は、熱交換器１１１、１１２、１１
３、１１４と、予冷熱交換器１１５ａ、１１５ｂ、１１
６ａ、１１６ｂ、１１７ａ、１１７ｂと、ジュールトム
ソン弁１１８と、低温配管１２２、低温配管１２３とか
ら構成されており、低温部１２４は真空槽１０７内に設
置される。
回路１１０Ａとパルス管冷凍機１１０Ｂとから構成され
ている。ジュールトムソン回路１１０Ａは、圧縮機１１
９と、低圧配管１２０、高圧配管１２１と、ジュールト
ムソン回路１１０Ａの低温部１２４から構成されてお
り、低温部１２４は、熱交換器１１１、１１２、１１
３、１１４と、予冷熱交換器１１５ａ、１１５ｂ、１１
６ａ、１１６ｂ、１１７ａ、１１７ｂと、ジュールトム
ソン弁１１８と、低温配管１２２、低温配管１２３とか
ら構成されており、低温部１２４は真空槽１０７内に設
置される。
【００３４】ジュールトムソン弁１１８の下流側は容器
１０２に連通している。熱交換器１１４の低圧側と、ジ
ュールトムソン弁１１８の下流側は、それぞれ低温配管
１２３、１２２を介して容器１０２の蒸気相１０３ｂと
連通しており、熱交換器１１４の高圧側は、ジュールト
ムソン弁１１８の上流側に連通している。
１０２に連通している。熱交換器１１４の低圧側と、ジ
ュールトムソン弁１１８の下流側は、それぞれ低温配管
１２３、１２２を介して容器１０２の蒸気相１０３ｂと
連通しており、熱交換器１１４の高圧側は、ジュールト
ムソン弁１１８の上流側に連通している。
【００３５】圧縮機１１９の吸入口は低圧配管１２０を
介して熱交換器１１１の低圧側に連通しており、圧縮機
１１９の吐出口は高圧配管１２１を介し熱交換器１１１
の高圧側に連通している。圧縮機１１９は、超電導磁石
１０１が発生する磁界の影響の少ない離れた場所に設置
される。
介して熱交換器１１１の低圧側に連通しており、圧縮機
１１９の吐出口は高圧配管１２１を介し熱交換器１１１
の高圧側に連通している。圧縮機１１９は、超電導磁石
１０１が発生する磁界の影響の少ない離れた場所に設置
される。
【００３６】パルス管冷凍機１１０Ｂは、圧縮機１１０
Ｂ１と第１低温発生部１１０Ｂ２から構成され、本実施
例では、圧縮機１１０Ｂ１を共通とした２組の２段膨張
のパルス管冷凍機１１０Ｂから構成される。
Ｂ１と第１低温発生部１１０Ｂ２から構成され、本実施
例では、圧縮機１１０Ｂ１を共通とした２組の２段膨張
のパルス管冷凍機１１０Ｂから構成される。
【００３７】第１低温発生部１１０Ｂ２の高圧配管１３
３ａは、駆動部１３２に接続されたロータリ切り換え弁
１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ、
１３１ｆの高圧口に連通しており、第１低温発生部１１
０Ｂ２の低圧配管１３４ａは、口―タリ切り換え弁１３
１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ、１３
１ｆの低圧口に連通している。ロータリ切り換え弁１３
１ａ、１３１ｂ、１３１ｃの連通口は、それぞ蓄冷器１
３５ａの常温側、絞り１３６ｂ、１３６ｃに連通してい
る。
３ａは、駆動部１３２に接続されたロータリ切り換え弁
１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ、
１３１ｆの高圧口に連通しており、第１低温発生部１１
０Ｂ２の低圧配管１３４ａは、口―タリ切り換え弁１３
１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ、１３
１ｆの低圧口に連通している。ロータリ切り換え弁１３
１ａ、１３１ｂ、１３１ｃの連通口は、それぞ蓄冷器１
３５ａの常温側、絞り１３６ｂ、１３６ｃに連通してい
る。
【００３８】蓄冷器１３５ａの低温側は、蓄冷器１３５
ｂと導管１３７ａの一端に連通しており、蓄冷器１３５
ｂの低温側は導管１３７ｂを介してパルス管１３８ｂの
低温部に連通している。導管１３７ａの他端は、パルス
管１３８ａの低温側に連通している。蓄冷器１３５ａの
低温側とパルス管１３８ａの低温側には、それぞれ予冷
熱交換器１１５ａ、１１５ｂが熱接触しており、蓄冷器
１３５ｂの低温側とパルス管１３８ｂの低温側も、それ
ぞれ予冷熱交換器１１６ａ、１１６ｂが熱接触してい
る。
ｂと導管１３７ａの一端に連通しており、蓄冷器１３５
ｂの低温側は導管１３７ｂを介してパルス管１３８ｂの
低温部に連通している。導管１３７ａの他端は、パルス
管１３８ａの低温側に連通している。蓄冷器１３５ａの
低温側とパルス管１３８ａの低温側には、それぞれ予冷
熱交換器１１５ａ、１１５ｂが熱接触しており、蓄冷器
１３５ｂの低温側とパルス管１３８ｂの低温側も、それ
ぞれ予冷熱交換器１１６ａ、１１６ｂが熱接触してい
る。
【００３９】パルス管１３８ａ、１３８ｂの高温側は、
それぞれ放熱器１３９ａ、１３９ｂを介して絞り１３６
ｂ、１３６ｃに連通している。このようにして１組の２
段膨張のパルス管冷凍機１１０Ｂの第１低温発生部１１
０Ｂ２が構成される。
それぞれ放熱器１３９ａ、１３９ｂを介して絞り１３６
ｂ、１３６ｃに連通している。このようにして１組の２
段膨張のパルス管冷凍機１１０Ｂの第１低温発生部１１
０Ｂ２が構成される。
【００４０】ロータリ切り換え弁１３１ｄ、１３１ｅ、
１３１ｆの連通口は、それぞれ蓄冷器１３５ｄの常温
側、絞り１３６ｅ、１３６ｆに連通している。蓄冷器１
３５ｄの低温側は、蓄冷器１３５ｅと導管１３７ｄの一
端に連通しており、蓄冷器１３５ｅの低温側は導管１３
７ｅを介してパルス管１３８ｅの低温部に連通してい
る。
１３１ｆの連通口は、それぞれ蓄冷器１３５ｄの常温
側、絞り１３６ｅ、１３６ｆに連通している。蓄冷器１
３５ｄの低温側は、蓄冷器１３５ｅと導管１３７ｄの一
端に連通しており、蓄冷器１３５ｅの低温側は導管１３
７ｅを介してパルス管１３８ｅの低温部に連通してい
る。
【００４１】導管１３７ｄの他端は、パルス管１３８ｄ
の低温側に連通している。蓄冷器１３５ｅの低温側と、
パルス管１３８ｅの低温側には、それぞれ予冷熱交換器
１１７ａ、１１７ｂが熱接触している。パルス管１３８
ｄ、１３８ｅの高温側は、それぞれ放熱器１３９ｄ、１
３９ｅを介して絞り１３６ｅ、１３６ｆに連通してい
る。このようにして他の組の２段膨張のパルス管冷凍機
の第１低温発生部が構成される。
の低温側に連通している。蓄冷器１３５ｅの低温側と、
パルス管１３８ｅの低温側には、それぞれ予冷熱交換器
１１７ａ、１１７ｂが熱接触している。パルス管１３８
ｄ、１３８ｅの高温側は、それぞれ放熱器１３９ｄ、１
３９ｅを介して絞り１３６ｅ、１３６ｆに連通してい
る。このようにして他の組の２段膨張のパルス管冷凍機
の第１低温発生部が構成される。
【００４２】第１低温発生部１１０Ｂ２の高圧配管１３
３ａと低圧配管１３４ａは、それぞれ高圧配管１３３ｂ
と低圧配管１３４ｂを介して圧縮機１１０Ｂ１の吐出口
と吸入口に連通しおり、圧縮機１１０Ｂ１は超電導磁石
１０１が発生する磁界の影響の少ない十分離れた場所に
設置される。
３ａと低圧配管１３４ａは、それぞれ高圧配管１３３ｂ
と低圧配管１３４ｂを介して圧縮機１１０Ｂ１の吐出口
と吸入口に連通しおり、圧縮機１１０Ｂ１は超電導磁石
１０１が発生する磁界の影響の少ない十分離れた場所に
設置される。
【００４３】第２実施例 図２は、本発明の第２実施例である。超電導磁石装置１
００は、図１の実施例と同一の構成である。即ち、液体
へリウム等の第１冷媒液１０３ａで冷却された超電導磁
石１０１は、容器１０２に収納されており、容器１０２
は、シールド板１０５で覆われ、シールド板１０５は、
真空槽１０７に収納され、容器１０２は、多数個の断熱
支持材１０４、シールド板１０５、多数個の断熱支持材
１０６を介して真空槽１０７に固定されている。
００は、図１の実施例と同一の構成である。即ち、液体
へリウム等の第１冷媒液１０３ａで冷却された超電導磁
石１０１は、容器１０２に収納されており、容器１０２
は、シールド板１０５で覆われ、シールド板１０５は、
真空槽１０７に収納され、容器１０２は、多数個の断熱
支持材１０４、シールド板１０５、多数個の断熱支持材
１０６を介して真空槽１０７に固定されている。
【００４４】第２冷却装置２５０は、冷媒循環回路２５
０Ａと、パルス管冷凍機２５０Ｂとから構成される。冷
媒循環回路２５０Ａは、多数個の断熱支持材２５４を介
して真空槽１０７に固定されており、液体窒素等の第２
冷媒液２５３ａが入っている液溜め２５１と、液溜め２
５１内の第２冷媒液相２５３ａを連通してシールド板１
０５に熱接触しており、液溜め２５１の第２冷媒ガス相
２５３ｂに戻る導管２５２とから構成される。
０Ａと、パルス管冷凍機２５０Ｂとから構成される。冷
媒循環回路２５０Ａは、多数個の断熱支持材２５４を介
して真空槽１０７に固定されており、液体窒素等の第２
冷媒液２５３ａが入っている液溜め２５１と、液溜め２
５１内の第２冷媒液相２５３ａを連通してシールド板１
０５に熱接触しており、液溜め２５１の第２冷媒ガス相
２５３ｂに戻る導管２５２とから構成される。
【００４５】パルス管冷凍機２５０Ｂは、圧縮機２５０
Ｂ１と第２低温発生部２５０Ｂ２から構成される。第２
低温発生部２５０Ｂ２の高圧配管２６３は、駆動部２７
４に接続されたロータリ切り換え弁２５３ａ、２５３ｂ
の高圧口に連通しており、第２低温発生部２５０Ｂ２の
低圧配管２６４は、ロータリ切り換え弁２５３ａ、２５
３ｂの低圧口に連通している。
Ｂ１と第２低温発生部２５０Ｂ２から構成される。第２
低温発生部２５０Ｂ２の高圧配管２６３は、駆動部２７
４に接続されたロータリ切り換え弁２５３ａ、２５３ｂ
の高圧口に連通しており、第２低温発生部２５０Ｂ２の
低圧配管２６４は、ロータリ切り換え弁２５３ａ、２５
３ｂの低圧口に連通している。
【００４６】ロータリ切り換え弁２５３ａ、２５３ｂの
連通口は、それぞれ蓄冷器２５５、常温側絞り２６０に
連通している。蓄冷器２５５の低温側には、凝縮器２５
６ａが設けてあり、凝縮器２５６ａは導管２５７を介し
てパルス管２５８の低温側に設けた凝縮器２５６ｂに連
通している。パルス管２５８の常温側は、放熱器２５９
を介して絞り２６０に連通している。
連通口は、それぞれ蓄冷器２５５、常温側絞り２６０に
連通している。蓄冷器２５５の低温側には、凝縮器２５
６ａが設けてあり、凝縮器２５６ａは導管２５７を介し
てパルス管２５８の低温側に設けた凝縮器２５６ｂに連
通している。パルス管２５８の常温側は、放熱器２５９
を介して絞り２６０に連通している。
【００４７】第２低温発生部２５０Ｂの高圧配管２６４
と低圧配管２６３は、それぞれ高圧配管２６２と低圧配
管２６１を介して圧縮機２５０Ｂ１に接続され、圧縮機
２５０Ｂ１は超電導磁石１０１が発生する磁界の影響の
少ない離れた場所に設置される。
と低圧配管２６３は、それぞれ高圧配管２６２と低圧配
管２６１を介して圧縮機２５０Ｂ１に接続され、圧縮機
２５０Ｂ１は超電導磁石１０１が発生する磁界の影響の
少ない離れた場所に設置される。
【００４８】尚、本実施例では、蓄冷器２５５の低温側
とパルス管２５８の低温側にそれぞれ凝縮器２５６ａ、
２５６ｂを設けているが、蓄冷器２５５の低温側あるい
はパルス管２５８の低温側のいずれか一方に設けても良
い。
とパルス管２５８の低温側にそれぞれ凝縮器２５６ａ、
２５６ｂを設けているが、蓄冷器２５５の低温側あるい
はパルス管２５８の低温側のいずれか一方に設けても良
い。
【００４９】第３実施例 図３は、本発明の第３実施例である。図３の第１冷却装
置１１０の構成は、図１の第１実施例の第１冷却装置１
１０と同一であり、第２冷却装置の構成は、図２の第２
実施例の第２冷却装置２５０と同一である。
置１１０の構成は、図１の第１実施例の第１冷却装置１
１０と同一であり、第２冷却装置の構成は、図２の第２
実施例の第２冷却装置２５０と同一である。
【００５０】即ち、第１冷却装置１１０のパルス管冷凍
機１１０Ｂの第１低温発生部１１０Ｂ２と、第２冷却装
置２５０のパルス管冷凍機２５０Ｂの第２低温発生部２
５０Ｂ２を、共にを真空槽に設けたことを特徴とする。
機１１０Ｂの第１低温発生部１１０Ｂ２と、第２冷却装
置２５０のパルス管冷凍機２５０Ｂの第２低温発生部２
５０Ｂ２を、共にを真空槽に設けたことを特徴とする。
【００５１】第４実施例 図４は、本発明の第４実施例である。図３の第３実施例
の第１冷却装置１１０のパルス管冷凍機１１０Ｂの圧縮
機１１０Ｂ１と、第２冷却装置２５０の冷凍機２５０Ｂ
の圧縮機２５０Ｂ１を、共通の圧縮機４１０Ｃとし、第
１冷却装置１１０のパルス管冷凍機１１０Ｂの第１低温
発生部１１０Ｂ２の切り換え弁の駆動部４３２と、第２
冷却装置２５０のパルス管冷凍機２５０Ｂの第２低温発
生部２５０Ｂ２の切り換え弁の駆動部４７４を、制御装
置４７０で駆動することにより、各々の切り換え弁の開
閉を制御することを特徴としている。
の第１冷却装置１１０のパルス管冷凍機１１０Ｂの圧縮
機１１０Ｂ１と、第２冷却装置２５０の冷凍機２５０Ｂ
の圧縮機２５０Ｂ１を、共通の圧縮機４１０Ｃとし、第
１冷却装置１１０のパルス管冷凍機１１０Ｂの第１低温
発生部１１０Ｂ２の切り換え弁の駆動部４３２と、第２
冷却装置２５０のパルス管冷凍機２５０Ｂの第２低温発
生部２５０Ｂ２の切り換え弁の駆動部４７４を、制御装
置４７０で駆動することにより、各々の切り換え弁の開
閉を制御することを特徴としている。
【００５２】このようにすることで、第１冷却装置１１
０と第２冷却装置２５０の単純化、軽量化、及び圧縮機
４１０Ｃの吐出ガスの均等化が図れる。他の構成は、図
３の第３実施例と同一である。
０と第２冷却装置２５０の単純化、軽量化、及び圧縮機
４１０Ｃの吐出ガスの均等化が図れる。他の構成は、図
３の第３実施例と同一である。
【００５３】第５実施例 図５は、本発明の第５実施例である。図３の第１冷却装
置１１０のパルス管冷凍機１１０Ｂの圧縮機１１０Ｂ１
と、第２冷却装置２５０の冷凍機２５０Ｂの圧縮機２５
０Ｂ１を共通の圧縮機５１０Ｃにしたことと、第１冷却
装置１１０のパルス管冷凍機１１０Ｂの口―タリ切り換
え弁の駆動部１３２と、第２冷却装置２５０のパルス管
冷凍機２５０Ｂの口―タリ切り換え弁の駆動部２７４を
共通の駆動部５３２としたことを特徴としている。
置１１０のパルス管冷凍機１１０Ｂの圧縮機１１０Ｂ１
と、第２冷却装置２５０の冷凍機２５０Ｂの圧縮機２５
０Ｂ１を共通の圧縮機５１０Ｃにしたことと、第１冷却
装置１１０のパルス管冷凍機１１０Ｂの口―タリ切り換
え弁の駆動部１３２と、第２冷却装置２５０のパルス管
冷凍機２５０Ｂの口―タリ切り換え弁の駆動部２７４を
共通の駆動部５３２としたことを特徴としている。
【００５４】このようにすることで、第１冷却装置１１
０と第２冷却装置２５０の構成の単純化と軽量化、及び
圧縮機５１０Ｃの吐出ガスの均一化が図れる。他の構成
は、図３の第３実施例と同一である。
０と第２冷却装置２５０の構成の単純化と軽量化、及び
圧縮機５１０Ｃの吐出ガスの均一化が図れる。他の構成
は、図３の第３実施例と同一である。
【００５５】第６実施例 図６は、本発明の第６実施例で、図３の超伝導磁石装置
１００を２つ使用した実施例である。圧縮機１１０Ｂ１
により両方の第１冷却装置１１０のパルス管冷凍機１１
０Ｂを稼動し、圧縮機２５０Ｂ１により両方の第２冷却
装置２５０の冷凍機２５０Ｂを稼動する。
１００を２つ使用した実施例である。圧縮機１１０Ｂ１
により両方の第１冷却装置１１０のパルス管冷凍機１１
０Ｂを稼動し、圧縮機２５０Ｂ１により両方の第２冷却
装置２５０の冷凍機２５０Ｂを稼動する。
【００５６】これにより複数個の超伝導磁石装置１００
を使用する場合でも、圧縮機１１０Ｂ１、２５０Ｂ１を
共有することができ、冷却装置全体の軽量化と小型化が
図れる。
を使用する場合でも、圧縮機１１０Ｂ１、２５０Ｂ１を
共有することができ、冷却装置全体の軽量化と小型化が
図れる。
【００５７】尚、本発明の各々の実施例において、第１
冷却装置１１０のパルス管冷凍機１１０Ｂと、第２冷却
装置２５０のパルス管冷凍機２５０Ｂは、ダプルインレ
ット方式のパルス管冷凍機であるが、バッファタンクを
用いたオリフィス方式、アクテイプバッファ方式、イン
ターナンスチューブ方式、べーシツク方式、フェーズシ
フター方式、あるいは、これらの組合せた方式のいずれ
でも良い。
冷却装置１１０のパルス管冷凍機１１０Ｂと、第２冷却
装置２５０のパルス管冷凍機２５０Ｂは、ダプルインレ
ット方式のパルス管冷凍機であるが、バッファタンクを
用いたオリフィス方式、アクテイプバッファ方式、イン
ターナンスチューブ方式、べーシツク方式、フェーズシ
フター方式、あるいは、これらの組合せた方式のいずれ
でも良い。
【００５８】本発明の各々の実施例のパルス管冷凍機
は、２組の２段膨張のパルス管冷凍機であるが、１組以
上、２段以上の膨張のパルス管冷凍機でも良く、あるい
は１組以上、１組以上の１段膨張のパルス管冷凍機と、
１組以上の２段以上の膨張のパルス管冷凍機を組合せた
冷凍機でも良い。
は、２組の２段膨張のパルス管冷凍機であるが、１組以
上、２段以上の膨張のパルス管冷凍機でも良く、あるい
は１組以上、１組以上の１段膨張のパルス管冷凍機と、
１組以上の２段以上の膨張のパルス管冷凍機を組合せた
冷凍機でも良い。
【００５９】
【発明の効果】本発明によりば、冷凍機にパルス管冷凍
機を用いることによりモータを小型化でき、磁気シール
ドの重量、寸法を小さくすることができる。切り換えバ
ルブ式のパルス管冷凍機を用いる場合、モータと圧縮機
を超伝導磁石が発生する磁界の影響の少ない場所に設置
することができ、磁気シールドが不要となる。２つ以上
の超伝導磁石を用いる場合には、圧縮機を共有できるた
め、冷却装置全体の小型、軽量化ができる。
機を用いることによりモータを小型化でき、磁気シール
ドの重量、寸法を小さくすることができる。切り換えバ
ルブ式のパルス管冷凍機を用いる場合、モータと圧縮機
を超伝導磁石が発生する磁界の影響の少ない場所に設置
することができ、磁気シールドが不要となる。２つ以上
の超伝導磁石を用いる場合には、圧縮機を共有できるた
め、冷却装置全体の小型、軽量化ができる。
【００６０】また、本発明の超伝導磁石装置を磁気浮上
車両に搭載すると、走行時大きな振動を受けてもピスト
ンとシリンダーが接触することにより冷凍量が低下する
といった不具合も無くなり、安定した冷凍量を得ること
ができる。
車両に搭載すると、走行時大きな振動を受けてもピスト
ンとシリンダーが接触することにより冷凍量が低下する
といった不具合も無くなり、安定した冷凍量を得ること
ができる。
【図１】第１実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。
ある。
【図２】第２実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。
ある。
【図３】第３実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。
ある。
【図４】第４実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。
ある。
【図５】第５実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。
ある。
【図６】第６実施例を具現化した、冷却装置の概念図で
ある。
ある。
【図７】従来の冷却装置を示す説明図である。
１００…超伝導磁石装置 １０１…超伝導磁石 １０２…容器 １０３ａ…第１冷媒液 １０３ｂ…蒸気相 １０４、１０６…断熱支持材 １０５…シールド板 １０７…真空槽 １１０…第１冷却装置 １１０Ａ…ジュールトムソン弁回路 １１０Ｂ…パルス管冷凍機 １１０Ｂ１…圧縮機 １１０Ｂ２…第１低温発生部 １１１、１１２、１１３、１１４…熱交換器 １１５ａ、１１５ｂ、１１６ａ、１１６ｂ、１１７ａ、
１１７ｂ…予冷熱交換器 １１８…ジュールトムソン弁 １１９…圧縮機 １２０…低圧配管 １２１…高圧配管 １２２、１２３…低温配管 １２４…低温部 １３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ、
１３１ｆ…ロータリ切り換え弁 １３２… １３３ａ、１３３ｂ…高圧配管 １３４ａ、１３４ｂ…低圧配管 １３５ａ、１３５ｂ、１３５ｄ、１３５ｅ…蓄冷器 １３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ、１３６ｄ、１３６ｅ、
１３６ｆ…絞り １３７ａ、１３７ｂ、１３７ｄ、１３７ｅ…導管 １３８ａ、１３８ｂ、１３８ｄ、１３８ｅ…パルス管 １３９ａ、１３９ｂ、１３９ｄ、１３９ｅ…放熱器
１１７ｂ…予冷熱交換器 １１８…ジュールトムソン弁 １１９…圧縮機 １２０…低圧配管 １２１…高圧配管 １２２、１２３…低温配管 １２４…低温部 １３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ、
１３１ｆ…ロータリ切り換え弁 １３２… １３３ａ、１３３ｂ…高圧配管 １３４ａ、１３４ｂ…低圧配管 １３５ａ、１３５ｂ、１３５ｄ、１３５ｅ…蓄冷器 １３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ、１３６ｄ、１３６ｅ、
１３６ｆ…絞り １３７ａ、１３７ｂ、１３７ｄ、１３７ｅ…導管 １３８ａ、１３８ｂ、１３８ｄ、１３８ｅ…パルス管 １３９ａ、１３９ｂ、１３９ｄ、１３９ｅ…放熱器
Claims (6)
- 【請求項１】 第１冷媒で冷却された超電導磁石を収納
する容器と、該容器を覆うシールド板と、該シールド板
を収納する真空槽から構成される超電導磁石装置におい
て、前記第１冷媒液を生成するパルス管冷凍機と、該パ
ルス管冷凍機の寒冷部に熱接触したジュールトムソン回
路とから成る第１冷却装置と、前記パルス管冷凍機の第
１低温発生部と該ジュールトムソン回路の低温部を前記
真空槽に設け、該パルス管冷凍機の圧縮機とジュールト
ムソン回路の圧縮機を前記真空槽から離れた場所に設置
したことを特徴とする冷却装置。 - 【請求項２】 第１冷媒で冷却された超電導磁石を収納
する容器と、該容器を覆うシールド板と、該シールド板
を冷却する第２冷媒が入っている液溜めと、を収納する
真空槽とから構成される超電導磁石装置において、前記
第２冷媒液を生成し前記シールド板を冷却する第２冷却
装置のパルス管冷凍機の第２低温発生部を該真空槽に設
け、該パルス管冷凍機の圧縮機を前記真空槽から離れた
場所に設置したことを特徴とする冷却装置。 - 【請求項３】 第１冷媒液を生成する前記第１冷却装置
と、第２冷媒液を生成する前記第２冷却装置から構成さ
れたことを特徴とする請求項１及び請求項２記載の冷却
装置。 - 【請求項４】 第１冷却装置のパルス管冷凍機の圧縮機
と該第２冷却装置のパルス管冷凍機の圧縮機を共用させ
たことを特徴とする請求項３記載の冷却装置。 - 【請求項５】 前記第１冷却装置のパルス管冷凍機の切
り換え弁と、前記第２冷却装置のパルス管冷凍機の切り
換え弁の駆動部を共有し、弁の開閉を制御したことを特
徴とする請求項３及び請求項４記載の冷却装置。 - 【請求項６】 ２つ以上の超電導磁石装置から構成され
たことを特徴とする請求項１、２、３、４、５記載の冷
却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33787698A JP2000161803A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33787698A JP2000161803A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000161803A true JP2000161803A (ja) | 2000-06-16 |
Family
ID=18312832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33787698A Pending JP2000161803A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000161803A (ja) |
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-
1998
- 1998-11-27 JP JP33787698A patent/JP2000161803A/ja active Pending
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