JPH06283769A - 超電導磁石の冷凍システム - Google Patents
超電導磁石の冷凍システムInfo
- Publication number
- JPH06283769A JPH06283769A JP5092182A JP9218293A JPH06283769A JP H06283769 A JPH06283769 A JP H06283769A JP 5092182 A JP5092182 A JP 5092182A JP 9218293 A JP9218293 A JP 9218293A JP H06283769 A JPH06283769 A JP H06283769A
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- JP
- Japan
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- buffer tank
- low temperature
- superconducting magnet
- refrigeration system
- superconducting
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超電導磁石の冷凍システムにおいて、冷凍機
の能力を上回る熱負荷が加わった時に、蒸発したヘリウ
ムを低温バッファタンクに一時的に蓄えることによっ
て、その後のヘリウム再液化を容易にし、同時に、バッ
ファタンク容量を小型化する。 【構成】 通常時は流量調整弁１３が全開で、低温バッ
ファタンク１２の圧力は液体ヘリウム溜部２の圧力と同
圧である。超電導磁石の励消磁で熱負荷が増加した時は
流量調整弁１３を絞って低温バッファタンク内の圧力を
高くすることによって、ヘリウムガスを一時的に保管す
る領域を確保する。熱負荷が定常状態に戻った後は流量
調整弁１３を開いてヘリウムを再液化する。
の能力を上回る熱負荷が加わった時に、蒸発したヘリウ
ムを低温バッファタンクに一時的に蓄えることによっ
て、その後のヘリウム再液化を容易にし、同時に、バッ
ファタンク容量を小型化する。 【構成】 通常時は流量調整弁１３が全開で、低温バッ
ファタンク１２の圧力は液体ヘリウム溜部２の圧力と同
圧である。超電導磁石の励消磁で熱負荷が増加した時は
流量調整弁１３を絞って低温バッファタンク内の圧力を
高くすることによって、ヘリウムガスを一時的に保管す
る領域を確保する。熱負荷が定常状態に戻った後は流量
調整弁１３を開いてヘリウムを再液化する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導磁石を冷凍機に
より冷却する冷凍システムに関するものである。
より冷却する冷凍システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超電導磁石冷却用の冷媒であるヘリウム
もしくは他の冷媒を利用して超電導磁石を冷却するため
の設備は、冷凍機に関しても種々の物が開発されてお
り、すでに確立した領域である。
もしくは他の冷媒を利用して超電導磁石を冷却するため
の設備は、冷凍機に関しても種々の物が開発されてお
り、すでに確立した領域である。
【０００３】しかし、超電導コイルを励磁または消磁を
行う場合には、一時的に非常に大きな熱負荷が発生す
る。このために、一時的に冷凍機の冷凍能力は超電導磁
石の熱負荷に対して不足する条件があるという問題があ
った。
行う場合には、一時的に非常に大きな熱負荷が発生す
る。このために、一時的に冷凍機の冷凍能力は超電導磁
石の熱負荷に対して不足する条件があるという問題があ
った。
【０００４】具体的には、一時的に超電導磁石のヘリウ
ム系統を外部に解放したり、冷凍機の作動ガスヘリウム
を大気に捨てる等の処置が必要であった。
ム系統を外部に解放したり、冷凍機の作動ガスヘリウム
を大気に捨てる等の処置が必要であった。
【０００５】この改善策として、常温部にバッファタン
クを設けることにより、一時的にヘリウムガス保管をす
る冷凍システムがある。図４はこの冷凍システムの説明
図であって、１は超電導コイル、２は液体ヘリウム溜
部、３は輻射シールド板、４は外槽、５は冷凍機、６は
圧縮機、７は冷凍機用熱交換器、８は常温バッファタン
ク、９は圧力調整弁、１０は制御弁、１１はジュールト
ムソン弁である。負荷が一時的に大きくなった場合に
は、圧力調整弁９および制御弁１０が作動して常温バッ
ファタンク８に冷凍機の圧縮機６によって余剰のヘリウ
ムガスが充填される。
クを設けることにより、一時的にヘリウムガス保管をす
る冷凍システムがある。図４はこの冷凍システムの説明
図であって、１は超電導コイル、２は液体ヘリウム溜
部、３は輻射シールド板、４は外槽、５は冷凍機、６は
圧縮機、７は冷凍機用熱交換器、８は常温バッファタン
ク、９は圧力調整弁、１０は制御弁、１１はジュールト
ムソン弁である。負荷が一時的に大きくなった場合に
は、圧力調整弁９および制御弁１０が作動して常温バッ
ファタンク８に冷凍機の圧縮機６によって余剰のヘリウ
ムガスが充填される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来の冷凍シ
ステムでは、常温バッファタンクが大きくなり、制御が
複雑になる欠点がある。また、常温バッファタンクに保
管したヘリウムガスが常温となっているために、再度液
化させる時に大きな熱負荷となるため、過度の熱負荷が
侵入すると復帰するのに長い時間を要するという問題点
があった。従って、本発明が解決しようとする問題点
は、バッファタンクの寸法を縮小し、かつ再液化に要す
る時間を短くできるような冷凍システムを提供すること
を目的とする。
ステムでは、常温バッファタンクが大きくなり、制御が
複雑になる欠点がある。また、常温バッファタンクに保
管したヘリウムガスが常温となっているために、再度液
化させる時に大きな熱負荷となるため、過度の熱負荷が
侵入すると復帰するのに長い時間を要するという問題点
があった。従って、本発明が解決しようとする問題点
は、バッファタンクの寸法を縮小し、かつ再液化に要す
る時間を短くできるような冷凍システムを提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、超電導磁石の
励磁または消磁時のように過度の熱負荷が発生した時の
ガスヘリウムの保管場所であるバッファタンクを小さく
し、かつ再液化に要する時間を短縮するため、低温領域
にバッファタンクを設けることを最も主要な特徴とす
る。低温領域へのガスヘリウム保管という目的を、最小
の部品点数で、全体の信頼性及び機能を損なわずに実現
した。
励磁または消磁時のように過度の熱負荷が発生した時の
ガスヘリウムの保管場所であるバッファタンクを小さく
し、かつ再液化に要する時間を短縮するため、低温領域
にバッファタンクを設けることを最も主要な特徴とす
る。低温領域へのガスヘリウム保管という目的を、最小
の部品点数で、全体の信頼性及び機能を損なわずに実現
した。
【０００８】
【作用】本発明はジュールトムソン弁の下流に直列に低
温バッファタンクを設け、かつこの低温バッファタンク
の出口に開度を制御可能な流量調整弁を設けるものであ
る。これによって、流量調整弁を開放している状態にお
いては、低温バッファタンク内は液体ヘリウムタンクと
同レベルの圧力であり、一般に１．０〜１．２ｋｇ／ｃ
ｍ2 程度の圧力を維持している。超電導磁石の励磁また
は消磁作業のように大きな熱負荷が一時的に発生する時
には、この流量調整弁の開度を絞ることによって、低温
バッファタンク内の圧力はジュールトムソンサイクルの
高圧圧力まで上昇可能とするものである。これによっ
て、超電導磁石内で蒸発した余剰のヘリウムガスは一時
的に低温バッファタンク内に収納されることになる。
温バッファタンクを設け、かつこの低温バッファタンク
の出口に開度を制御可能な流量調整弁を設けるものであ
る。これによって、流量調整弁を開放している状態にお
いては、低温バッファタンク内は液体ヘリウムタンクと
同レベルの圧力であり、一般に１．０〜１．２ｋｇ／ｃ
ｍ2 程度の圧力を維持している。超電導磁石の励磁また
は消磁作業のように大きな熱負荷が一時的に発生する時
には、この流量調整弁の開度を絞ることによって、低温
バッファタンク内の圧力はジュールトムソンサイクルの
高圧圧力まで上昇可能とするものである。これによっ
て、超電導磁石内で蒸発した余剰のヘリウムガスは一時
的に低温バッファタンク内に収納されることになる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、請求項１の実施例であって、１は超電導
コイル、２は液体ヘリウム溜部、３は輻射シールド板、
４は外槽、５は冷凍機、６は圧縮機、７は冷凍機用熱交
換器、１１はジュールトムソン弁、１２は低温バッファ
タンク、１３は流量調整弁である。超電導コイル１の励
磁または消磁作業の様に過度の熱負荷が発生した場合に
は、流量調整弁１３の開度を絞ることによって、冷凍機
用熱交換器７を流れるガスでジュールトムソン弁１１を
通過した後のガスの流れを堰止め、低温バッファタンク
内の圧力を高くすることによって、ヘリウムガスを一時
的に保管する領域を確保することになる。熱負荷が定常
状態に戻った後は、流量調整弁１３の開度を開くことに
よって、低温バッファタンク内のヘリウムガスを液体ヘ
リウム溜部２に戻すことになる。
する。図１は、請求項１の実施例であって、１は超電導
コイル、２は液体ヘリウム溜部、３は輻射シールド板、
４は外槽、５は冷凍機、６は圧縮機、７は冷凍機用熱交
換器、１１はジュールトムソン弁、１２は低温バッファ
タンク、１３は流量調整弁である。超電導コイル１の励
磁または消磁作業の様に過度の熱負荷が発生した場合に
は、流量調整弁１３の開度を絞ることによって、冷凍機
用熱交換器７を流れるガスでジュールトムソン弁１１を
通過した後のガスの流れを堰止め、低温バッファタンク
内の圧力を高くすることによって、ヘリウムガスを一時
的に保管する領域を確保することになる。熱負荷が定常
状態に戻った後は、流量調整弁１３の開度を開くことに
よって、低温バッファタンク内のヘリウムガスを液体ヘ
リウム溜部２に戻すことになる。
【００１０】図２は請求項２の実施例であり、１は超電
導コイル、２は液体ヘリウム溜部、３は輻射シールド
板、４は外槽、５は冷凍機、６は圧縮機、７は冷凍機用
熱交換器、１１はジュールトムソン弁、１２は低温バッ
ファタンク、１３は流量調整弁、１４は低温バッファタ
ンク用熱交換器である。低温バッファタンク用交換器１
４は液体ヘリウム溜部２から発生する低温のガスによっ
て低温バッファタンク内のヘリウムガスを冷却する役割
を有しており、低温バッファタンク内のヘリウムガス温
度を出来る限り低温に保つことによって保管可能なヘリ
ウムガスの質量を多くすることを可能にしている。
導コイル、２は液体ヘリウム溜部、３は輻射シールド
板、４は外槽、５は冷凍機、６は圧縮機、７は冷凍機用
熱交換器、１１はジュールトムソン弁、１２は低温バッ
ファタンク、１３は流量調整弁、１４は低温バッファタ
ンク用熱交換器である。低温バッファタンク用交換器１
４は液体ヘリウム溜部２から発生する低温のガスによっ
て低温バッファタンク内のヘリウムガスを冷却する役割
を有しており、低温バッファタンク内のヘリウムガス温
度を出来る限り低温に保つことによって保管可能なヘリ
ウムガスの質量を多くすることを可能にしている。
【００１１】図３は請求項３および４の実施例であり、
１は超電導コイル、２は液体ヘリウム溜部、３は輻射シ
ールド板、４は外槽、５は冷凍機、６は圧縮機、７は冷
凍機用熱交換器、１１はジュールトムソン弁、１２は低
温バッファタンク、１３は流量調整弁、１４は低温バッ
ファタンク用熱交換器、１５は制御機である。この制御
機１５は液体ヘリウム溜部２の圧力と低温バッファタン
ク１２の圧力を検知した上で流量調整弁１３を制御す
る。請求項３の実施例を説明すると、超電導磁石に過度
の熱負荷が発生する場合には液体ヘリウムが蒸発するの
で、液体ヘリウム溜部２の圧力が上昇する。この圧力上
昇を検知すると制御機１５は流量調整弁１３の開度を絞
ることにより液体ヘリウム溜部２の圧力が一定値以上に
ならないように制御する。請求項４の実施例を説明する
と、熱負荷が定常状態に戻った後に流量調整弁１３の開
度を開くことによって低温バッファタンク内のヘリウム
ガスを液体ヘリウム溜部２に戻すことになるが、この
時、液体ヘリウム溜部２の圧力が過度に上昇しないよう
に、低温バッファタンク１２と液体ヘリウム溜部２の圧
力を判定しつつ開度の調整を行うものである。これによ
って自動的に低温バッファタンク内のヘリウムガスを液
体ヘリウム溜部２に供給し、過度の熱負荷が発生する前
の液体ヘリウム量を回復する役割を有するものである。
１は超電導コイル、２は液体ヘリウム溜部、３は輻射シ
ールド板、４は外槽、５は冷凍機、６は圧縮機、７は冷
凍機用熱交換器、１１はジュールトムソン弁、１２は低
温バッファタンク、１３は流量調整弁、１４は低温バッ
ファタンク用熱交換器、１５は制御機である。この制御
機１５は液体ヘリウム溜部２の圧力と低温バッファタン
ク１２の圧力を検知した上で流量調整弁１３を制御す
る。請求項３の実施例を説明すると、超電導磁石に過度
の熱負荷が発生する場合には液体ヘリウムが蒸発するの
で、液体ヘリウム溜部２の圧力が上昇する。この圧力上
昇を検知すると制御機１５は流量調整弁１３の開度を絞
ることにより液体ヘリウム溜部２の圧力が一定値以上に
ならないように制御する。請求項４の実施例を説明する
と、熱負荷が定常状態に戻った後に流量調整弁１３の開
度を開くことによって低温バッファタンク内のヘリウム
ガスを液体ヘリウム溜部２に戻すことになるが、この
時、液体ヘリウム溜部２の圧力が過度に上昇しないよう
に、低温バッファタンク１２と液体ヘリウム溜部２の圧
力を判定しつつ開度の調整を行うものである。これによ
って自動的に低温バッファタンク内のヘリウムガスを液
体ヘリウム溜部２に供給し、過度の熱負荷が発生する前
の液体ヘリウム量を回復する役割を有するものである。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるシス
テムは、低温領域にヘリウムガスを保管するため、バッ
ファタンク容量は非常に小さくすることができ、かつ再
液化に要する時間を大幅に短縮することが可能である。
さらに、システム全体の機能および信頼性を損なわず
に、最小の機器数で低温領域へのガスヘリウム保管をす
ることができる。
テムは、低温領域にヘリウムガスを保管するため、バッ
ファタンク容量は非常に小さくすることができ、かつ再
液化に要する時間を大幅に短縮することが可能である。
さらに、システム全体の機能および信頼性を損なわず
に、最小の機器数で低温領域へのガスヘリウム保管をす
ることができる。
【図１】請求項１による低温バッファタンク付き冷凍シ
ステムの実施例を示した説明図である。
ステムの実施例を示した説明図である。
【図２】請求項２による低温バッファタンク付き冷凍シ
ステムの実施例を示した説明図である。
ステムの実施例を示した説明図である。
【図３】請求項３および４による低温バッファタンク付
き冷凍システムの実施例を示した説明図である。
き冷凍システムの実施例を示した説明図である。
【図４】本発明を使用しない従来の常温バッファタンク
付き冷凍システムについての説明図である。
付き冷凍システムについての説明図である。
１ 超電導コイル ２ 液体ヘリウム溜部 ３ 輻射シールド板 ４ 外槽 ５ 冷凍機 ６ 圧縮機 ７ 冷凍機用熱交換器 ８ 常温バッファタンク ９ 圧力調整弁 １０ 制御弁 １１ ジュールトムソン弁 １２ 低温バッファタンク １３ 流量調整弁 １４ 低温バッファタンク用熱交換器 １５ 制御機
Claims (4)
- 【請求項１】 液体ヘリウムまたはその他の冷媒によっ
て冷却する超電導コイルと、該液体ヘリウムまたはその
他の冷媒を再液化するためのジュールトムソンサイクル
付きの冷凍機とを備えた超電導磁石の冷凍システムにお
いて、ジュールトムソン弁の下流に低温バッファタンク
を直列に設け、かつ液体ヘリウム溜部に接続される該低
温バッファタンクの出口ラインに流量調整弁を設けたこ
とを特徴とする超電導磁石の冷凍システム。 - 【請求項２】 請求項１の超電導磁石の冷凍システムに
おいて、低温バッファタンク内に熱交換器を組み込み、
超電導コイル及び液体ヘリウム溜部で発生した低温のヘ
リウムガスを導くことによって前記低温バッファタンク
内のヘリウムガスと熱交換することを特徴とする請求項
１記載の超電導磁石の冷凍システム。 - 【請求項３】 請求項１または２の超電導磁石の冷凍シ
ステムにおいて、超電導コイル及び液体ヘリウム溜の内
部圧力が許容値を超えて上昇する恐れのある場合に、前
記流量調整弁の開度を絞ることによって、ジュールトム
ソンサイクルに流れるヘリウムガスを前記バッファタン
ク内に収納し、超電導磁石の液体ヘリウム溜部の圧力上
昇を制御することを特徴とする請求項１または２記載の
超電導磁石の冷凍システム。 - 【請求項４】 請求項１，２，または３の超電導磁石の
冷凍システムにおいて、前記流量調整弁の絞りを開くこ
とによって、前記低温バッファタンク内に収納されたヘ
リウムガスを超電導コイルおよび液体ヘリウム溜部の内
圧が過度に上昇しないように制御しながら、超電導磁石
の液体ヘリウム溜部に送り出すことにより、該超電導磁
石のヘリウム溜部の液量を回復させることを特徴とする
請求項１，２，または３記載の超電導磁石の冷凍システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5092182A JPH06283769A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 超電導磁石の冷凍システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5092182A JPH06283769A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 超電導磁石の冷凍システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06283769A true JPH06283769A (ja) | 1994-10-07 |
Family
ID=14047300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5092182A Pending JPH06283769A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 超電導磁石の冷凍システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06283769A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11162726A (ja) * | 1997-11-28 | 1999-06-18 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導磁石装置 |
| JPH11288809A (ja) * | 1998-03-31 | 1999-10-19 | Toshiba Corp | 超電導マグネット装置 |
| JP2002272060A (ja) * | 2001-03-08 | 2002-09-20 | Railway Technical Res Inst | 超電導磁石の液体水素冷却システム |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP5092182A patent/JPH06283769A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11162726A (ja) * | 1997-11-28 | 1999-06-18 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導磁石装置 |
| JPH11288809A (ja) * | 1998-03-31 | 1999-10-19 | Toshiba Corp | 超電導マグネット装置 |
| JP2002272060A (ja) * | 2001-03-08 | 2002-09-20 | Railway Technical Res Inst | 超電導磁石の液体水素冷却システム |
| JP4567220B2 (ja) * | 2001-03-08 | 2010-10-20 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | 超電導磁石の液体水素冷却システム |
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