JP5985743B2 - 超電導磁石を冷却するための閉鎖型の寒剤冷却システムおよび方法 - Google Patents
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Description
12 クライオスタット
13 冷却ループ構成
14 液体寒剤
15 寒剤容器
16 再凝縮室
18 寒剤供給パイプ
20 冷凍機
22 液体寒剤
24 加熱器
26 再凝縮表面
30 噴水
31 傘部
32 弁
34 プラグ
36 センサ
38 センサ
40 パイプ
42 パイプ
44 一方向弁
Claims (21)
- 超電導磁石を冷却するための寒剤冷却システムであって、
前記超電導磁石と熱的接触する冷却ループ構成(13)に連結される寒剤容器(15)と、
前記寒剤容器(15)の下端が再凝縮室(16)の下端よりも上方にあるように構成される再凝縮室(16)と、
前記再凝縮室(16)内の寒剤ガスを再凝縮させるように構成される再凝縮冷凍機(20)と、
前記再凝縮室(16)内の寒剤ガスを加熱するように位置決めされる加熱器(24)と
を備える寒剤冷却システムにおいて、
前記再凝縮室(16)は、寒剤供給パイプ(18)によって前記寒剤容器(15)に流体的に接続され、前記寒剤供給パイプ(18)の上側端部が、前記寒剤容器(15)で寒剤ガスに暴露され、前記寒剤供給パイプ(18)の下側端部が、前記再凝縮室(16)の下端に向かってまたは下端において、前記再凝縮室(16)の内部に暴露される、寒剤冷却システム。 - 超電導磁石を冷却するための寒剤冷却システムであって、
前記超電導磁石と熱的接触する冷却ループ構成(13)に連結される寒剤容器(15)と、
前記寒剤容器(15)の下端が再凝縮室(16)の下端よりも上方にあるように構成される再凝縮室(16)と、
前記再凝縮室(16)内の寒剤ガスを再凝縮させるように構成される再凝縮冷凍機(20)と、
前記再凝縮室(16)内の寒剤ガスを加熱するように位置決めされる加熱器(24)と
を備える寒剤冷却システムにおいて、
前記再凝縮室(16)は、第1のパイプ(40)及び第2のパイプ(42)によって前記寒剤容器(15)に流体的に接続され、前記第1のパイプ(40)は、前記再凝縮室(16)の上側部分を前記寒剤容器(15)の上側部分に連結して、前記寒剤容器(15)から一方向弁(44)を通って前記再凝縮室(16)へ至る寒剤ガスの流れのための通路を提供し、前記第2のパイプ(42)は、前記再凝縮室(16)の下側部分と前記寒剤容器(15)の下側部分とを連結して、前記再凝縮室(16)から前記寒剤容器(15)へ至る液体寒剤の流れのための通路を提供する、寒剤冷却システム。 - 前記再凝縮室(16)での液体寒剤(22)の最小レベルを検出するためのセンサ(38)をさらに備える、請求項1または2に記載の寒剤冷却システム。
- 前記再凝縮室(16)での液体寒剤(22)の最大レベルを検出するためのセンサ(36)をさらに備える、請求項1から3のいずれか一項に記載の寒剤冷却システム。
- 前記寒剤容器(15)での液体寒剤(14)の最大レベルを検出するためのセンサ(36)をさらに備える、請求項1から4のいずれか一項に記載の寒剤冷却システム。
- 前記センサまたは複数の前記センサのうちの1つによって提供される信号に応じて前記加熱器(24)にエネルギーを与えたり前記加熱器(24)へのエネルギーを断ったりするように構成されるコントローラをさらに備える、請求項3から5のいずれか一項に記載の寒剤冷却システム。
- 前記寒剤供給パイプ(18)を通る流れを制御するために提供される弁(32)をさらに備える、請求項1及び請求項1に従属する請求項3から6のうちのいずれか一項に記載の寒剤冷却システム。
- 前記寒剤供給パイプ(18)の前記下側端部を閉じるための取り外し可能なプラグ(34)をさらに備える、請求項1、請求項1に従属する請求項3から6、及び請求項7のうちのいずれか一項に記載の寒剤冷却システム。
- 前記加熱器(24)は、前記再凝縮冷凍機(20)に組み込まれている、請求項1から8のいずれか一項に記載の寒剤冷却システム。
- 前記加熱器(24)は、前記再凝縮室(16)と熱的接触して前記再凝縮室(16)の外面に取り付けられる、請求項1から9のいずれか一項に記載の寒剤冷却システム。
- 前記寒剤供給パイプ(18)の前記上側端部は、前記寒剤容器(15)の上端にまたは上端近傍に位置決めされる、請求項1に記載の寒剤冷却システム。
- 傘部(31)は、前記寒剤供給パイプ(18)の前記上側端部の上方に設けられている、請求項11に記載の寒剤冷却システム。
- 請求項1、請求項1に従属する請求項3から6、請求項7及び8、請求項1に従属する請求項9及び10、並びに請求項11及び12のうちのいずれか一項に記載の寒剤冷却システムの前記寒剤容器(15)に液体寒剤(14)を補給するための方法であって、
前記再凝縮室(16)、前記寒剤供給パイプ(18)、前記寒剤容器(15)および前記冷却ループ構成(13)を含む閉鎖空間に寒剤ガス及び液体寒剤を提供するステップ(a)と、
前記再凝縮冷凍機(20)を動作させて、前記再凝縮室(16)内の寒剤ガスを液化させ、それによって前記再凝縮室(16)内のガス圧力を前記寒剤容器(15)内のガス圧力を下回るまで低減させるステップ(b)と、
寒剤ガスを前記寒剤容器(15)から前記寒剤供給パイプ(18)を通って前記再凝縮室(16)に供給するステップ(c)と、
前記再凝縮室(16)内の寒剤ガスを液化させ続けて、ある容積の液体寒剤(22)を前記再凝縮室(16)内に提供するステップ(d)と、
前記加熱器(24)にエネルギーを与えて、前記寒剤容器(15)内の寒剤ガスを加熱し、それによって前記再凝縮室(16)内のガス圧力を前記寒剤容器(15)内のガス圧力を上回るように増加させるステップ(e)と、
前記再凝縮室(16)と前記寒剤容器(15)とのガス圧力の差によって前記ある容積の液体寒剤(22)のうちの少なくとも一部を前記再凝縮室(16)から前記寒剤供給パイプ(18)を通って前記寒剤容器(15)に送るステップ(f)と、
前記加熱器(24)へのエネルギーを断つステップ(g)と
を含む、方法。 - ステップ(b)から(g)を周期的に繰り返すことをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- ステップ(e)は、前記再凝縮室(16)内の液体寒剤(22)の想定蓄積量に対応する所定の時間間隔で開始する、請求項14に記載の方法。
- ステップ(e)は、前記再凝縮室(16)において液体寒剤(22)が最大レベルであることを示すセンサ(36)の出力に応答して開始する、請求項13または14に記載の方法。
- ステップ(g)は、前記再凝縮室(16)において液体寒剤(22)が最小であることを示すセンサ(38)の出力に応答して開始する、請求項13、14または16のいずれか一項に記載の方法。
- ステップ(e)は、前記寒剤容器(15)において液体寒剤(22)が最小レベルであることを示すセンサの出力に応答して開始する、請求項13から17のいずれか一項に記載の方法。
- ステップ(g)は、前記寒剤容器(15)において液体寒剤(22)が最大レベルであることを示すセンサの出力に応答して始まる、請求項13から18のいずれか一項に記載の方法。
- ステップ(e)および(f)は、一定時間の間続く、請求項13または14に記載の方法。
- ステップ(e)および(f)の最中は、前記再凝縮冷凍機(20)の動作が停止される、請求項13から20のいずれか一項に記載の方法。
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