JP3448326B2

JP3448326B2 - 冷却装置

Info

Publication number: JP3448326B2
Application number: JP29756693A
Authority: JP
Inventors: 英夫三田; 徹太郎中川; 哲哉後藤; 泰司藤本; 貞男小河; 秀成赤木; 元昭寺井; 正寿忍
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp; Central Japan Railway Co; Aisin Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Central Japan Railway Co; Aisin Corp
Priority date: 1993-11-04
Filing date: 1993-11-04
Publication date: 2003-09-22
Anticipated expiration: 2018-09-22
Also published as: JPH07127937A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却装置に関し、例え
ば、超電導磁石を使い浮上、推進する磁気浮上車両の超
電導磁石等の被冷却体を収納している液体ヘリウムの入
った容器の周りを覆っているシールド板を冷却するに適
する冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気浮上車両の超電導磁石等の被冷却体
は、超電導状態を維持するため液体ヘリウムの入った容
器内に収納し、約4.４Ｋに冷却する必要がある。この場
合、外部から、この容器に侵入する熱（輻射熱、伝導
熱）により、液体ヘリウムの一部が蒸発するが、この蒸
発部分は、冷凍装置により冷却され、再び液体ヘリウム
となる。しかし、容器に侵入する熱が多いと、蒸発した
液体ヘリウムは、冷凍装置で冷却しても液化出来ず、容
器内の液体ヘリウムは減少し、超電導磁石の超電導状態
を維持出来なくなる。容器に侵入する熱（輻射熱、伝導
熱）を小さくするため、容器の周りを約７７Ｋに冷却し
たシールド板で覆うことが必要となる。

【０００３】そこで、そのようなシールド板を冷却する
冷凍装置として、特開平３−１７０５７号公報の「クラ
イオスタットふく射シールド板の冷却装置」が提案され
ている。これを図１６に基づき説明すると、冷媒供給装
置５０の冷媒容器５３内の液体窒素等の冷媒液５４は、
出入口５６、５７を有するポンプ５５によって昇圧さ
れ、導管５８を通ってクライオスタット１００内の導管
１０１に流入すると、真空槽１０５からシールド板１０
３に侵入するふく射熱と、支持材１０６を伝わって侵入
する伝導熱によって蒸発し、シールド板１０３の温度を
ほぼ冷媒液５４の液化温度にせしめ、液体ヘリウム等の
冷媒１０４が充填してある容器１１２には、直接、真空
槽１０５から熱が侵入しないようになる。導管１０２を
通って凝縮器５２に流入し、冷凍機５１で発生している
冷媒液５４の液化温度より低い冷凍によって液化され、
液体となって、冷媒容器５３に再びもどる。この結果、
冷媒液５４は、外部より供給する必要がなくなる。

【０００４】この従来の液体ヘリウムで冷却している超
電導磁石等の被冷却体１０７を収納している容器の周り
を覆っているシールド板１０３を冷却する冷凍装置は、
冷媒供給装置５０とクライオスタット１００は、分離さ
れており、導管５８、１０２を通って冷媒液が、循環し
ているため、導管５８、１０２の冷媒供給装置５０とク
ライオスタット１００との２カ所の接続部から熱が侵入
し、シールド板を冷却する能力が低下するという欠点が
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、超電導磁石
を冷却している液体ヘリウムと超電導磁石を収納してい
る容器の周りを覆っているシールド板を冷却する冷却装
置の冷却能力を向上させることを技術課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した本発明の技術的
課題を解決するために本発明は、冷媒循環回路と液体ヘ
リウム容器とをシールド板で覆い且つこれらを真空槽に
納め、冷媒循環回路の出口側の戻り管部を冷凍機の低温
部と熱交換させる技術的手段を用いる。

【０００７】本発明は、具体的には、冷媒槽と、液体ヘ
リウム容器と、および液体ヘリウム容器内の超伝導磁石
とをその内部に配した真空槽；液体ヘリウム容器の周囲
の少なくとも一部を覆うシールド板；前記超伝導磁石の
上部に設けた前記真空槽に冷凍機の冷凍発生部を設置
し；並びに冷媒槽内に位置する入口を有し且つ冷媒槽か
らシールド板に沿って延在する冷媒用供給配管を備え；
前記冷媒槽に通じる冷媒用供給配管の出口側の戻り管部
を冷凍機の熱交換部と熱交換可能とさせ且つ冷媒槽内の
冷媒をポンプを用いて冷媒用供給配管に供給することを
特徴とする冷却装置を提供する。

【０００８】さらに、本発明は冷媒を貯える冷媒容器、
ポンプを有し且つ前記冷媒容器に接続された供給配管、
前記供給配管内の冷媒を前記冷媒容器内に戻す戻り配
管、戻り配管に設けた凝縮器、および該凝縮器と熱交換
する部分を有する冷凍機を有する冷媒循環回路と；超伝
導磁石を冷却する液体ヘリウムが充填された容器と、お
よび該容器を覆っているシールド板とから構成される液
体ヘリウム装置とを備え、前記供給配管を前記シールド
板に熱接触せしめ、前記凝縮器を前記冷凍機の低温部に
熱接触させ、前記超伝導磁石の上部に設けた前記真空槽
に前記冷凍機の前記冷凍発生部を設置し、前記冷媒循環
回路と前記液体ヘリウム装置を真空槽に設けたことを特
徴とした冷却装置を提供する。

【０００９】さらに、本発明は冷媒槽と、液体ヘリウム
容器と、および液体ヘリウム容器内の超伝導磁石とをそ
の内部に配した真空槽；前記液体ヘリウム容器の周囲の
少なくとも一部を覆うシールド板；前記超伝導磁石の上
部に設けた前記真空槽に冷凍機の冷凍発生部を設置し；
前記冷媒槽内に位置する入口を有し且つ前記冷媒槽から
前記シールド板に沿って延在する冷媒用供給配管；前記
冷媒用供給配管内の冷媒を前記冷媒槽内に戻す戻り配
管；前記冷媒槽内に低温部が配設された冷凍機を備え；
前記冷媒槽内の冷媒をポンプを用いて前記冷媒用供給配
管に供給することを特徴とする冷却装置を提供する。

【００１０】

【作用】ポンプが正常に作動している時、図３に示すバ
イパス弁と大気開放弁は閉、戻り弁は開になっており
（実質的に図１と同一となる）、冷媒容器内の冷媒液
（液体窒素等）はポンプで昇圧され、順次、シールド板
に熱的に接触せしめている供給配管、凝縮器、戻り配管
を介して冷媒容器に戻る。前記シールド板に熱的に接触
せしめている供給配管内を流れている液は、常温部より
侵入する熱（輻射熱、伝導熱）を受け、液の一部、又
は、全部が蒸発し、凝縮器に流入すると、前記冷凍機の
膨張部で発生した冷凍により、蒸発した冷媒蒸気は、再
び液化され、戻り弁、戻り配管を通って冷媒容器にもど
る。このようにして、シールド板に常温部より熱が侵入
するにも拘わらず、冷媒容器内の冷媒液（液体窒素等）
の液量は変化しないので、冷媒液を補給する必要がな
い。

【００１１】供給配管、戻り配管、冷媒が充填された冷
媒容器、液体ヘリウムが充填された容器、液体ヘリウム
が充填された容器を覆っているシールド板とが真空槽内
に設けられ、しかも真空槽に接触している部分が少な
く、真空槽から供給配管と戻り配管に伝導で侵入する熱
が、従来例より少なくなり、シールド板を冷却する冷却
装置の冷却能力を向上させることが出来る。

【００１２】冷媒槽内に冷凍機の低温部を配設したの
で、冷媒槽内に侵入する熱（伝導熱、輻射熱）により冷
媒槽内の液状態の冷媒が蒸発したとしても確実に再び冷
却され液化し、その結果、冷却効率が向上する。

【００１３】

【実施例１】図１は、本発明の一実施例で、冷凍機０が
スターリングサイクルの場合で、冷凍機０は、圧縮部
２、放熱器３、蓄冷器４、冷凍発生部である膨張部１か
ら構成される。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の液層１０ｂは、順次、ポ
ンプ１１、供給配管１２、凝縮器１３、戻り配管１８、
そして冷媒容器１０のガス層１０ａに連通している。凝
縮器１３は、冷凍機０の冷凍発生部である膨張部１に熱
接触せしめ、供給配管１２も、シールド板２２ａ、２２
ｂに熱接触せしめる。このようにして、循環回路Ａが構
成される。

【００１４】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用
収納部２０Ｎより構成され、液体ヘリウム溜め部２０Ｍ
と被冷却体用収納部２０Ｎは、連通しており、液体ヘリ
ウム溜め部２０Ｍは、被冷却体用収納部２０Ｎより上部
に設ける。液体ヘリウム溜め部２０Ｍ、被冷却体用収納
部２０Ｎに、液体ヘリウムを充填させ、液体ヘリウム溜
め部２０Ｍの上部に、ガス層２０ａを設ける。液体ヘリ
ウム溜め部２０Ｍと被冷却体用収納部２０Ｎは、それぞ
れ断熱支持材２３ａ、２３ｂを介して、シールド板２２
ａ、２２ｂで覆われる。シールド板２２ａ、２２ｂも、
それぞれ断熱支持材２４ａ、２４ｂを介し、真空槽２５
ａ、２５ｂで覆われ、真空槽２５ａ、２５ｂは、隔壁２
６で分離される。このようにして、液体ヘリウム装置Ｂ
が、構成されている。真空槽２５ａ、２５ｂの内の何れ
か一方が真空劣化しても、隔壁２６により他方の真空槽
はその影響を受けない。前記冷媒循環回路Ａは、前記液
体ヘリウム装置Ｂの真空槽２５内に設けてある。

【００１５】図１の実施例では、戻り配管１８の出口
が、冷媒容器１０のガス層１０ａ内に設けてあるが、液
層１０ｂ内でも良い。又、図１の実施例では、前記冷凍
機０の冷凍サイクルは、ＧＭサイクル、ソルベイサイク
ル、ブライトンサイクル、クロードサイクル等どのよう
な冷凍サイクルでもよい。

【００１６】容器２０内の液体ヘリウムは、対の多気筒
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、そ
の蒸発部分を液化させる。冷凍機３０の膨張部３１、３
２とジュールトムソン回路３４の予冷熱交換器３３を真
空槽２５内に配す。３５は圧縮機である。

【００１７】

【実施例２】図２は、本発明の他の実施例で、実施例１
の真空槽２５ａ、２５ｂの各々で囲まれた空間を真空分
離している隔壁２６は設けず、真空槽２５の真空槽２５
ａ、２５ｂの各々で囲まれた空間が連通しており、真空
分離がなされていない実施例である。他の構成は、実施
例１と同一である。

【００１８】

【実施例３】図３は、本発明の他の実施例で、冷媒の流
れる流路抵抗が大きい型のポンプ（キアポンプ、トロコ
イドポンプ等）の実施例である。１０内の冷媒液１０ｂ
内に、ポンプ１１の吸い込み口を配し、ポンプ１１と並
列にバイパス弁１７を設ける。ポンプ１１の吐出口には
供給配管１２が接続され、供給配管１２は、容器２０の
液体ヘリウム溜め部２０Ｍと超電導磁石等の被冷却体２
１を収納している被冷却体用収納部２０Ｎを覆っている
シールド板２２ａ、２２ｂに熱接触せしめ、冷媒が凝縮
器１３、戻り弁１４を経て、冷媒容器１０のガス層１０
ａに戻る。供給配管１２のシールド板２２ｂに熱接触し
た出口には、大気開放弁１６が接続され、大気開放弁１
６の他端は大気に開放してある。大気開放弁１６は、大
気中でも、真空槽２５ａ、２５ｂ内の何れでも良い。凝
縮器１３は、冷凍機０の冷凍発生部である膨張部１に熱
接触せしめてある。

【００１９】ポンプ１１が正常に作動している時、バイ
パス弁１７と大気開放弁１６は閉、戻り弁１４は開にな
っており、冷媒容器１０内の冷媒液１０ｂ（液体窒素
等）は、ポンプ１１で昇圧され、シールド板２２ａ、２
２ｂに熱的に接触せしめている供給配管１２に流入した
液は、そこで、常温の真空槽２５ａ、２５ｂよりシール
ド板２２ａ、２２ｂに侵入する熱（輻射熱、伝導熱）を
受け、液の一部、又は、全部を蒸発させ、シールド板２
２ａ、２２ｂを冷却し、凝縮器１３に流入する。そこ
で、冷凍機０の膨張部１で発生した冷凍により、蒸発し
た冷媒蒸気は、再び液化され、戻り弁１４を通って冷媒
容器１０のガス層１０ｂにもどる。このようにして、シ
ールド板２２ａ、２２ｂに常温部より熱が侵入するにも
拘わらず、冷媒容器１０内の冷媒液（液体窒素等）の液
量は変化しないので、冷媒液を補給する必要がない。

【００２０】ポンプ１１が故障した時、バイバス弁１７
と大気開放弁１６は開、戻り弁１４を閉にさせる。冷媒
容器１０内の圧力は、常温の真空槽２５ａ、２５ｂより
シールド板２２ａ、２２ｂに侵入する熱（熱輻射熱、伝
導熱）により高められ、冷媒容器１０内の冷媒液１０ｂ
（液体窒素等）は、順次、バイバス弁１７を介して、シ
ールド板２２に熱的に接触せしめている供給配管１２内
を流れ、供給配管１２内で、冷媒液は、常温部よりシー
ルド板に侵入する熱（輻射熱、伝導熱）により、一部、
又は、全部が蒸発し、シールド板２２ａ、２２ｂを冷却
し、大気開放弁１６を通って、大気に放出される。この
結果、冷媒容器１０内の圧力は、異常に上昇することも
なく、冷媒容器内に冷媒液が有るかぎり、シールド板を
冷却することが出来る。

【００２１】

【実施例４】図４は、本発明のスターリングサイクルの
場合の他の実施例で、冷凍機０の低温部（膨張部１）に
凝縮部１ａを設け、凝縮部１ａを冷媒槽１０のガス層１
０ａに設置せしめ、戻り配管１８を冷媒槽１０に連通す
る（戻り配管１８は、冷媒槽１０のガス層１０ａでも、
液層１０ｂのどちらに連通しても良い）。ポンプ１１が
正常に作動している時、実施例１と同様にバイパス弁１
７、大気開放弁１６は閉、戻り弁１４は開とし、ポンプ
１１で昇圧された冷媒液が、シールド板２２ａ、２２ｂ
を冷却する作用も実施例１と同一である。シールド板２
２ａ、２２ｂで吸熱し液の一部又は、全部を蒸発させた
冷媒が、戻り弁１４、戻り配管１８を通って冷媒槽１０
内に戻ると、前記の蒸気は凝縮部１ａにより冷却され液
となる。特に注目すべき点は、冷媒槽１０に侵入する熱
（伝導熱、輻射熱）により液層１０ｂの蒸発した蒸気も
凝縮部１ａにより液化されるので実施例１より冷却効率
が良い。ポンプ１１が故障した場合の作用は、実施例１
と同様であるので説明を省略する。

【００２２】

【実施例５】図５は、実施例４の変形例で、冷凍機０の
低温部（膨張部１）の凝縮部１ａに加えて、蓄冷器４の
低温部にも凝縮部４ａを設け、凝縮部１ａ、４ａを冷媒
槽１０のガス層１０ａに設置せしめ、他の構成は、実施
例４と同様である。作用も実施例４と同様であるが、実
施例４より凝縮部の表面積を大きく出来るので実施例４
より冷却効率が良い。

【００２３】

【実施例６】図６は、実施例４の変形例で、冷凍機０の
蓄冷器４の低温部に凝縮部４ａを設け、凝縮部４ａを冷
媒槽１０のガス層１０ａに設置せしめ、他の構成は、実
施例４と同様である。作用も実施例４と同様である。
尚、実施例４、５、６とも、冷凍機０は、スターリング
サイクルであるが、実施例１と同様、ＧＭサイクル、ソ
ルベサイクル、ブライトンサイクル、クロードサイクル
等どのような冷凍サイクルでも良い。

【００２４】

【実施例７】図７は、本発明に関する要部である冷媒循
環回路の他の実施例で、ポンプ１１を供給配管１２の出
口と凝縮器１３の間に設けた実施例である。この実施例
の特徴は、ポンプの吸い込み口は、冷媒蒸気をかなり含
んでいるためポンプ効率が落ちるが、供給配管１２を流
れる冷媒の圧力が、実施例１より低く出来るので、冷媒
の液温度も圧力が低い分、低く出来るので、シールド板
の温度も低くなり、容器２０に侵入する熱量も少なくな
る。

【００２５】

【実施例８】図８は、本発明に関する要部である冷媒循
環回路の他の実施例で、凝縮器１３と戻り配管１８の間
にポンプ１１を設けた実施例である。この特徴は、供給
配管１２内で蒸発した蒸気は、凝縮器で再液化されるの
で、ポンプ１１の吸い込み口は、ほとんど冷媒液とな
り、ほとんどポンプ効率が落ちることはなく、又、供給
配管１２を流れる冷媒の圧力が、実施例１より低く出来
るので、冷媒の液温度も圧力が低い分、低く出来るの
で、シールド板の温度も低くなり、容器２０に侵入する
熱量も少なくなる。

【００２６】

【実施例９】図９は、実施例７のポンプが故障した場合
の対応策を折り込んだ変形例で、ポンプ１１の流路抵抗
が大きいポンプ（例えばトロコイドポンプ、ギアポンプ
等）を使用した実施例で、供給配管１２の出口とポンプ
１１ａとの間に大気開放弁１６の一端を設け、他端を大
気に開放し、他の構成は、実施例４と同一である。ポン
プが正常作動している時、大気開放弁１６を閉にする。
ポンプが故障した時、大気開放弁１６を開にする。冷媒
容器１０内の圧力は、外部から侵入する熱（輻射熱、伝
導熱）により高められるので、冷媒容器１０内の冷媒液
１０ｂ（液体窒素等）は、シールド板２２ａ、２２ｂに
熱的に接触せしめている供給配管１２内を流れ、供給配
管１２内で、冷媒液は、全部が蒸発することによりシー
ルド板２２ａ、２２ｂを冷却し、大気開放弁１６を通っ
て、大気に放出される。戻り配管１８には、ポンプ１１
ａの流路抵抗が大きいため、冷媒は、ほとんど流れな
い。このようにして、冷媒容器１０内の圧力は、異常に
上昇することもなく、冷媒容器１０内に冷媒液が有るか
ぎり、シールド板２２ａ、２２ｂを冷却することが出来
る。

【００２７】

【実施例１０】図１０は、実施例８のポンプが故障した
場合の対応策を折り込んだ変形例で、ポンプ１１の流路
抵抗が大きいポンプを使用した実施例で、供給配管１２
の出口と凝縮器１３との間に大気開放弁１６の一端を設
け、他端を大気に開放し、他の構成は、実施例８と同一
である。ポンプ１１ａが正常作動している時、大気開放
弁１６を閉にする。ポンプ１１ａが故障した時、大気開
放弁１６を開にする。冷媒容器１０内の圧力は、外部か
ら侵入する熱（輻射熱、伝導熱）により高められるの
で、冷媒容器１０内の冷媒液１０ｂ（液体窒素等）は、
シールド板２２ａ、２２ｂに熱的に接触せしめている供
給配管１２内を流れ、供給配管１２内で、冷媒液は、一
部、又は、全部が蒸発することによりシールド板２２
ａ、２２ｂを冷却し、大気開放弁１６を通って、大気に
放出される。戻り配管１８には、ポンプ１１ａが流路抵
抗が大きいため、冷媒は流れない。このようにして、冷
媒容器１０内の圧力は、異常に上昇することもなく、冷
媒容器１０内に冷媒液が有るかぎり、シールド板２２
ａ、２２ｂを冷却することが出来る。

【００２８】

【実施例１１】図１１は、実施例１のポンプが故障した
場合の対応策を折り込んだ変形例で、流路抵抗が小さい
ポンプ（例えば、羽根型ポンプ等）を使用した実施例
で、供給配管１２の出口と凝縮器１３との間に大気開放
弁１６の一端を設け、他端を大気に開放し、凝縮器１３
と戻り配管１８の間に戻り弁１４を直列に設け、他の構
成は、ポンプ１１ｂが、冷媒容器１０の外部に設けたこ
とを除き、実施例３と同一である。ポンプ１１ｂが正常
作動している時、大気開放弁１６は、閉、戻り弁１４
は、開にする。ポンプ１１ｂが故障した時、大気開放弁
１６を開、戻り弁１４を閉にする。冷媒容器１０内の圧
力は、外部から侵入する熱（輻射熱、伝導熱）により高
められるので、冷媒容器１０内の冷媒液７０ｂ（液体窒
素等）は、シールド板２２ａ、２２ｂに熱的に接触せし
めている供給配管１２内を流れ、そこで、冷媒液は、一
部、又は、全部が蒸発することによりシールド板２２
ａ、２２ｂを冷却し、大気開放弁１６を通って、大気に
放出される。戻り配管１８には、戻り弁１４が閉である
ので、冷媒は流れない。このようにして、冷媒容器１０
内の圧力は、異常に上昇することもなく、冷媒容器１０
内に冷媒液が有るかぎり、シールド板２２ａ、２２ｂを
冷却することが出来る。

【００２９】

【実施例１２】図１２は、実施例７のポンプが故障した
場合の対応策を折り込んだ変形例で、ポンプの流路抵抗
が小さいポンプを使用した実施例で、供給配管１２の出
口とポンプ１１ｂとの間に大気開放弁１６の一端を設
け、他端を大気に開放し、凝縮器１３と戻り配管１８の
間に戻り弁１４を直列に設け、他の構成は、実施例７と
同一である。ポンプ１１ｂが正常作動している時、大気
開放弁１６は、閉、戻り弁１４は、開にする。ポンプ１
１ｂが故障した時、大気開放弁１６を開、戻り弁を閉に
する。冷媒容器１０内の圧力は、外部から侵入する熱
（輻射熱、伝導熱）により高められるので、冷媒容器１
０内の冷媒液１０ｂ（液体窒素等）は、シールド板２２
ａ、２２ｂに熱的に接触せしめている供給配管１２内を
流れ、そこで、冷媒液は、一部、又は、全部が蒸発する
ことによりシールド板２２ａ、２２ｂを冷却し、大気開
放弁１６を通って、大気に放出される。戻り配管１８に
は、戻り弁１４が閉であるので、冷媒は流れない。この
ようにして、冷媒容器１０内の圧力は、異常に上昇する
こともなく、冷媒容器１０内に冷媒液が有るかぎり、シ
ールド板２２ａ、２２ｂを冷却することが出来る。大気
開放弁１６の一端は、ポンプ１１の吐出口に設けても良
い。又、戻り弁１４はポンプ１１ｂと凝縮器１３の間に
直列に設けても良い。

【００３０】

【実施例１３】図１３は、実施例８のポンプが故障した
場合の対応策を折り込んだ変形例で、ポンプの流路抵抗
が小さいポンプを使用した実施例で、供給配管１２の出
口と凝縮器１３との間に大気開放弁１６の一端を設け、
他端を大気に開放し、凝縮器１３と戻り配管１８の間に
戻り弁１４を直列に設け（ポンプ１１ｂの吸入側、吐出
側のどちら側でも良い、実施例では、吐出側に戻り弁１
４を設けている）、他の構成は、実施例８と同一であ
る。ポンプ１１ｂが正常作動している時、大気開放弁１
６を閉、戻り弁１４を開にする。ポンプ１１ｂが故障し
た時、大気開放弁１６を開、戻り弁１４を閉にする。冷
媒容器１０内の圧力は、外部から侵入する熱（輻射熱、
伝導熱）により高められるので、冷媒容器１０内の冷媒
液１０ｂ（液体窒素等）は、シールド板２２ａ、２２ｂ
に熱的に接触せしめている供給配管１２内を流れ、そこ
で、冷媒液は、一部、又は、全部が蒸発することにより
シールド板２２ａ、２２ｂを冷却し、大気開放弁１６を
通って、大気に放出される。戻り配管１８には戻り弁１
４が閉であるので、冷媒は流れない。このようにして、
冷媒容器１０内の圧力は、異常に上昇することもなく、
冷媒容器１０内に冷媒液が有るかぎり、シールド板２２
ａ、２２ｂを冷却することが出来る。

【００３１】

【実施例１４】図１４は、本発明に関する冷媒循環回路
の他の実施例で、図３の実施例と同様、冷媒の流れる流
路抵抗が大い型のポンプ１１ａ（例えばトロコイドポン
プ、ギアポンプ等）で、ポンプ１１が、冷媒容器１０の
外部に設けてある実施例で、図１１の実施例が、図３の
実施例と異なるところは、ポンプ１１と並列に設けたバ
イパス弁１７ａと、戻り弁１４ａ、そして大気開放弁１
６ａが、共に電磁弁、あるいは、電動弁、あるいは、空
圧弁等の信号により作動する自動弁にしたことであり、
他の構成は、図３の実施例と同一である。ポンプが正常
に作動している時、バイパス弁１７ａと大気開放弁１６
ａは閉、弁１４ａは開になっており、ポンプが故障した
場合には、バイパス弁１７ａと大気開放弁１６ａは開、
戻り弁１４ａは閉となる。作用は、図３の実施例と同様
であるので、説明を省略する。尚、実施例６、７、８、
９、１０もバイパス弁１７、大気開放弁１６、戻り弁１
４を自動弁にしても良い。

【００３２】

【実施例１５】図１５は、本発明に関する冷媒循環回路
の他の実施例で、図３の実施例と異なるところは、ポン
プ１１ａと並列に設けたバイパス弁１７ｂと戻り弁１４
ｂを圧力差で開閉する一方向弁にし、バイパス弁１７ｂ
は、冷媒液層から大気開放弁１６ａに冷媒液が流れる方
向に、戻り弁１４ｂは、凝縮器１３から冷媒容器１０の
ガス層１０ａの方向に冷媒が流れるようにせしめ、そし
て大気開放弁１６ａを電磁弁、あるいは、電動弁、ある
いは、空圧弁等の信号により作動する自動弁にしたこと
である。他の構成は、図３の実施例と同一である。ポン
プ１１ａが正常に作動している時、大気開放弁１６ａは
閉になっており、冷媒容器内の冷媒液は、ポンプ１１ａ
により昇圧されるので、ポンプ１１ａの吐出側の方が、
冷媒容器１０内のより圧力が高くなるので、一方向弁１
７ｂ、１４ｂは、それぞれ、閉、開となり冷媒はポンプ
１１ａ、配管凝縮器１３、一方向弁１４ｂを通り、冷媒
容器１０のガス層１０ａにもどる。ポンプ１１ａが故障
し、停止した場合には、大気開放弁１６ａが、電力、又
は、空気圧により開なる。外部から侵入する熱により冷
媒容器１０の圧力が高くなり、一方向弁１４ｂは、閉と
なり、冷媒は、一方向弁１７ｂ、供給配管１２、大気開
放弁１６を通り大気に放出される。シールド板が、冷媒
液で冷却される作用は、図３の実施例と同様であるので
説明を省略する。尚、実施例１１、１２、１３も戻り弁
７４を一方向弁にしても良い。又、ポンプ１１を冷媒容
器１０内部、外部のどちらに設けても良い。

【００３３】

【発明の効果】前述したように本発明によれば、磁気浮
上車両のように、各種の装置を設置する空間が限られて
いる場合、冷媒循環回路が、液体ヘリウム装置の真空槽
に設けられているので、冷却装置の占有空間が、小さく
なると言う利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】真空槽を隔壁で分離した本発明の第１実施例を
示す図である。

【図２】真空槽を分離しない本発明の第２実施例を示す
図である。

【図３】冷媒循環回路のポンプが故障した場合の対応を
含む本発明の第３実施例を示す図である。

【図４】本発明の第４実施例を示す図である。

【図５】本発明の第５実施例を示す図である。

【図６】本発明の第６実施例を示す図である。

【図７】ポンプの取付位置を凝縮器の上流側に配した本
発明の第７実施例を示す図である。

【図８】ポンプを凝縮器の下流側に配した本発明の第８
実施例を示す図である。

【図９】図７の例の変形例を示す図である。

【図１０】図８の例の変形例を示す図である。

【図１１】図１の例の変形例を示す図である。

【図１２】図７の例の変形例を示す図である。

【図１３】図８の例の変形例を示す図である。

【図１４】図３の例の変形例を示す図である。

【図１５】図３の例の変形例を示す図である。

【図１６】従来例を示す図である。

【符号の説明】

０冷凍機１冷凍発生部１０冷凍容器１１、１１ａ、１２ｂポンプ１２供給配管１３凝縮器１８戻り配管２２ａ、２２ｂシールド板１４、１４ａ、１４ｂ戻り弁１６、１６ａ大気開放弁１７、１７ａ、１７ｂバイパス弁２０容器２５、２５ａ、２５ｂ真空槽Ａ冷媒循環回路Ｂ液体ヘリウム装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中川徹太郎愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地アイシン精機株式会社内 (72)発明者後藤哲哉愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地アイシン精機株式会社内 (72)発明者藤本泰司兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社伊丹製作所内 (72)発明者小河貞男兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社伊丹製作所内 (72)発明者赤木秀成兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社伊丹製作所内 (72)発明者寺井元昭愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者忍正寿愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号東海旅客鉄道株式会社内 (56)参考文献特開平１−139959（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−202278（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 9/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒槽と、液体ヘリウム容器と、および
液体ヘリウム容器内の超伝導磁石とをその内部に配した
真空槽；液体ヘリウム容器の周囲の少なくとも一部を覆
うシールド板；前記超伝導磁石の上部に設けた前記真空
槽に冷凍機の冷凍発生部を設置し；並びに冷媒槽内に位
置する入口を有し且つ冷媒槽からシールド板に沿って延
在する冷媒用供給配管を備え；前記冷媒槽に通じる冷媒
用供給配管の出口側の戻り管部を冷凍機の熱交換部と熱
交換可能とさせ且つ冷媒槽内の冷媒をポンプを用いて冷
媒用供給配管に供給することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】冷媒を貯える冷媒容器、ポンプを有し且
つ前記冷媒容器に接続された供給配管、前記供給配管内
の冷媒を前記冷媒容器内に戻す戻り配管、戻り配管に設
けた凝縮器、および該凝縮器と熱交換する部分を有する
冷凍機を有する冷媒循環回路と；超伝導磁石を冷却する
液体ヘリウムが充填された容器と、および該容器を覆っ
ているシールド板とから構成される液体ヘリウム装置と
を備え、前記供給配管を前記シールド板に熱接触せし
め、前記凝縮器を前記冷凍機の低温部に熱接触させ、前
記超伝導磁石の上部に設けた前記真空槽に前記冷凍機の
前記冷凍発生部を設置し、前記冷媒循環回路と前記液体
ヘリウム装置を真空槽に設けたことを特徴とした冷却装
置。
【請求項３】冷媒槽と、液体ヘリウム容器と、および
液体ヘリウム容器内の超伝導磁石とをその内部に配した
真空槽；前記液体ヘリウム容器の周囲の少なくとも一部
を覆うシールド板；前記超伝導磁石の上部に設けた前記
真空槽に冷凍機の冷凍発生部を設置し；前記冷媒槽内に
位置する入口を有し且つ前記冷媒槽から前記シールド板
に沿って延在する冷媒用供給配管；前記冷媒用供給配管
内の冷媒を前記冷媒槽内に戻す戻り配管；前記冷媒槽内
に低温部が配設された冷凍機を備え；前記冷媒槽内の冷
媒をポンプを用いて前記冷媒用供給配管に供給すること
を特徴とする冷却装置。