JP2597182B2 - 超電導磁石装置 - Google Patents
超電導磁石装置Info
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- JP2597182B2 JP2597182B2 JP1098743A JP9874389A JP2597182B2 JP 2597182 B2 JP2597182 B2 JP 2597182B2 JP 1098743 A JP1098743 A JP 1098743A JP 9874389 A JP9874389 A JP 9874389A JP 2597182 B2 JP2597182 B2 JP 2597182B2
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- helium
- liquid level
- heat exchanger
- superconducting magnet
- liquid
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はヘリウムなどの冷媒ガスを再液化する凝縮熱
交換器を超電導コイル容器中に内蔵した冷却装置を有す
る超電導磁石装置に関する。
交換器を超電導コイル容器中に内蔵した冷却装置を有す
る超電導磁石装置に関する。
（従来の技術） 従来、超電導コイル容器中に配置した凝縮熱交換器
は、超電導コイル容器内の蒸発冷媒ガス雰囲気中に固定
設置されている。
は、超電導コイル容器内の蒸発冷媒ガス雰囲気中に固定
設置されている。
（発明が解決しようとする問題点） 超電導コイルを収納したクライオスタットにおいて、
要求される圧力、温度条件に対して冷凍機をクライオス
タットにマッチングさせた最適運転を行なうことは難し
く、冷媒ガスの圧力上昇による冷媒液体の温度上昇を招
き超電導コイルが度々クエンチ状態に陥ることがある。
要求される圧力、温度条件に対して冷凍機をクライオス
タットにマッチングさせた最適運転を行なうことは難し
く、冷媒ガスの圧力上昇による冷媒液体の温度上昇を招
き超電導コイルが度々クエンチ状態に陥ることがある。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の装置は冷媒液体の増減による液位変動に対応
して凝縮熱交換器の高さを昇降させて冷凍機の適正運転
を行なうものである。
して凝縮熱交換器の高さを昇降させて冷凍機の適正運転
を行なうものである。
（作用） 凝縮熱交換器の液面からの高さ位置が及ぼすクライオ
スタット内のヘリウムガス圧力、および冷凍能力の相関
関係を調べるモデル第３図に示す。このモデルにおいて
は再凝縮能力を代替把握するために外部ヒーター48を液
体ヘリウム47中に配置し、凝縮熱交換器45とヘリウム液
面との距離Ｌを変化させて、その相関関係を計測した。
スタット内のヘリウムガス圧力、および冷凍能力の相関
関係を調べるモデル第３図に示す。このモデルにおいて
は再凝縮能力を代替把握するために外部ヒーター48を液
体ヘリウム47中に配置し、凝縮熱交換器45とヘリウム液
面との距離Ｌを変化させて、その相関関係を計測した。
計測結果を第４図に示す。横軸にヒーター入力
（Ｗ）、縦軸にヘリウムガス圧力（Mpa）をとり、各々
液面上高さＬにおけるバランス運転点を示す。ここで縦
軸のヘリウムガス圧力は液体ヘリウムの温度にリンクし
ており、その値を縦軸に併記している。このグラフから
以下のようなことがわかる。液面上高さＬが長すぎると
熱負荷に対するヘリウムガスの圧力上昇、すなわち温度
が高くなり、クエンチ防止の観点より不適切な状態とな
ることがわかる。同時に熱負荷増加時にヘリウムガス圧
力を一定に抑えることができなくなる。この結果、ヘリ
ウムの液温を押え込む（4.5K程度）とともに、熱負荷に
対応可能な「適正運転範囲」、つまり「適正な液面上高
さ」の存在があることがわかる。これは本モデルに限ら
ず実際の超電導磁石装置でも同じである。
（Ｗ）、縦軸にヘリウムガス圧力（Mpa）をとり、各々
液面上高さＬにおけるバランス運転点を示す。ここで縦
軸のヘリウムガス圧力は液体ヘリウムの温度にリンクし
ており、その値を縦軸に併記している。このグラフから
以下のようなことがわかる。液面上高さＬが長すぎると
熱負荷に対するヘリウムガスの圧力上昇、すなわち温度
が高くなり、クエンチ防止の観点より不適切な状態とな
ることがわかる。同時に熱負荷増加時にヘリウムガス圧
力を一定に抑えることができなくなる。この結果、ヘリ
ウムの液温を押え込む（4.5K程度）とともに、熱負荷に
対応可能な「適正運転範囲」、つまり「適正な液面上高
さ」の存在があることがわかる。これは本モデルに限ら
ず実際の超電導磁石装置でも同じである。
（実施例） 以下、本発明の実施例の装置について図面に基づいて
説明する。本発明の超電動磁石装置の実施例を第１図に
示す。本装置はGM＋J/Tサイクル方式による冷却装置で
ある。クライオスタット３内に超電導コイル２が収納さ
れている。超電導コイルは液体ヘリウム８内に浸漬され
ている。その周囲に真空域10、液体窒素９、真空域11が
配置されている。液体ヘリウム中にはヘリウム連続液面
計センサー４が配置され、ヘリウムの液位を示す電流信
号が液面指示計５に入力されて液位が表示される。この
電流信号を利用して昇降用駆動機構６に内蔵されたサー
ボモーターを発停止させ、昇降用駆動機構上のテーブル
の上下によって再凝縮用冷凍機１およびそれに連接され
ている凝縮熱交換器７が上下移動する。この上下移動は
予め設定された液面上高さ（第３図に示すＬ寸法）を保
持するように自動昇降させても良いし、また任意の液面
上高さに位置させるように昇降架台を主動操作してもよ
い。
説明する。本発明の超電動磁石装置の実施例を第１図に
示す。本装置はGM＋J/Tサイクル方式による冷却装置で
ある。クライオスタット３内に超電導コイル２が収納さ
れている。超電導コイルは液体ヘリウム８内に浸漬され
ている。その周囲に真空域10、液体窒素９、真空域11が
配置されている。液体ヘリウム中にはヘリウム連続液面
計センサー４が配置され、ヘリウムの液位を示す電流信
号が液面指示計５に入力されて液位が表示される。この
電流信号を利用して昇降用駆動機構６に内蔵されたサー
ボモーターを発停止させ、昇降用駆動機構上のテーブル
の上下によって再凝縮用冷凍機１およびそれに連接され
ている凝縮熱交換器７が上下移動する。この上下移動は
予め設定された液面上高さ（第３図に示すＬ寸法）を保
持するように自動昇降させても良いし、また任意の液面
上高さに位置させるように昇降架台を主動操作してもよ
い。
再凝縮機１はコイル容器内の蒸発ガスヘリウムを再液
化する。凝縮熱交換器７を冷却するものでその冷凍フロ
ーを第２図に示す。
化する。凝縮熱交換器７を冷却するものでその冷凍フロ
ーを第２図に示す。
（応用） 本発明の超電導磁石装置は、極低温を要求される超電
導ウイグラー装置、超電導物性測定装置などに応用でき
る。
導ウイグラー装置、超電導物性測定装置などに応用でき
る。
［発明の効果］ 凝縮熱交換器を昇降させることによって冷凍機をクラ
イオスタットの熱平衡状態にマッチングさせた「適正運
転範囲」にて運転できるようになった。ヘリウムガスの
圧力上昇の抑制により液体ヘリウムの温度上昇を抑え
る。その結果、超電導コイルのクエンチ発生が予防され
る。
イオスタットの熱平衡状態にマッチングさせた「適正運
転範囲」にて運転できるようになった。ヘリウムガスの
圧力上昇の抑制により液体ヘリウムの温度上昇を抑え
る。その結果、超電導コイルのクエンチ発生が予防され
る。
第１図は本発明の実施例の装置の説明図、第２図は第１
図の装置の冷凍フローを示す図、第３図は凝縮熱交換の
高さ位置が及ぼすクライオスタット内のヘリウムガス圧
力および凝縮熱交換器、冷凍能力の相関関係を調べるモ
デルの説明図、第４図は本発明の装置の適正運転範囲を
示すグラフである。 1,21,41……再凝縮用冷凍機、２……超電導コイル、３
……クライオスタット、４……ヘリウム連続液面センサ
ー、５……液面指示計、６……昇降用駆動機構、7,45…
…凝縮熱交換器、8,47……液体ヘリウム、9,43……液体
窒素、10,11……真空域、12……昇降架台、13……トラ
ンスファーチューブ、14……GHeベント管、15……GN2ベ
ント管、16,36……圧縮機ユニット、22,23,24……熱交
換器、25,34……アドゾーバー、26……シールド板、27,
29……フィルター、28……Ｊ−Ｔ弁、30……Ｇ・Ｍ冷凍
機、31……オイルセパレータ、32,33……圧縮機、35…
…タンク、42……圧力変換器、44……ヘリウムガス、46
……輻射防止板、48……外部ヒーター。
図の装置の冷凍フローを示す図、第３図は凝縮熱交換の
高さ位置が及ぼすクライオスタット内のヘリウムガス圧
力および凝縮熱交換器、冷凍能力の相関関係を調べるモ
デルの説明図、第４図は本発明の装置の適正運転範囲を
示すグラフである。 1,21,41……再凝縮用冷凍機、２……超電導コイル、３
……クライオスタット、４……ヘリウム連続液面センサ
ー、５……液面指示計、６……昇降用駆動機構、7,45…
…凝縮熱交換器、8,47……液体ヘリウム、9,43……液体
窒素、10,11……真空域、12……昇降架台、13……トラ
ンスファーチューブ、14……GHeベント管、15……GN2ベ
ント管、16,36……圧縮機ユニット、22,23,24……熱交
換器、25,34……アドゾーバー、26……シールド板、27,
29……フィルター、28……Ｊ−Ｔ弁、30……Ｇ・Ｍ冷凍
機、31……オイルセパレータ、32,33……圧縮機、35…
…タンク、42……圧力変換器、44……ヘリウムガス、46
……輻射防止板、48……外部ヒーター。
Claims (1)
- 【請求項１】再凝縮システム付冷却装置を備えた超電導
磁石装置において、クライオスタットに内蔵された凝縮
熱交換器の冷媒液面からの高さ位置を冷媒液位の変化に
応じて凝縮量を最適に保つ位置に変化させる手段を備え
たことを特徴とする超電導磁石装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1098743A JP2597182B2 (ja) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | 超電導磁石装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1098743A JP2597182B2 (ja) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | 超電導磁石装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02278803A JPH02278803A (ja) | 1990-11-15 |
| JP2597182B2 true JP2597182B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=14227958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1098743A Expired - Lifetime JP2597182B2 (ja) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | 超電導磁石装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2597182B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5217308B2 (ja) * | 2007-09-07 | 2013-06-19 | 富士電機株式会社 | 超電導部冷却装置とその運転方法 |
| JP5969967B2 (ja) * | 2013-09-19 | 2016-08-17 | ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 | クライオスタットの圧力制御装置 |
| JP7139303B2 (ja) * | 2019-11-01 | 2022-09-20 | ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 | クライオスタット用ヘリウム再凝縮装置 |
-
1989
- 1989-04-20 JP JP1098743A patent/JP2597182B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02278803A (ja) | 1990-11-15 |
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