JPS58148364A - 極低温冷凍装置 - Google Patents
極低温冷凍装置Info
- Publication number
- JPS58148364A JPS58148364A JP57030617A JP3061782A JPS58148364A JP S58148364 A JPS58148364 A JP S58148364A JP 57030617 A JP57030617 A JP 57030617A JP 3061782 A JP3061782 A JP 3061782A JP S58148364 A JPS58148364 A JP S58148364A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- helium
- gas
- liquid
- pressure
- tank
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ヘリウム冷凍１に置などの極低温冷凍装置に
関するものである。
関するものである。
ある金属をヘリウム温度（−２６９℃）付近まで冷却し
てお亀外部から電気を投入してやると、電源を切っても
内部で閉回路をつくれば永久電流が流れ強力な磁界を発
生させることができる。この磁界を利用したものの一例
に浮上式鉄道に用いる超電導磁石がある。この超電導磁
石を安定かつ長期的に使用するためには、ヘリウム冷凍
装置が不可欠である。超電導磁石に外部より電気を投入
することを励磁、外部へ回収することを消磁とよぶ。こ
の励消磁を行なうにあたり、外部の電源と内部の超電導
磁石を電気的に結んでいる導線がパワーリードである。
てお亀外部から電気を投入してやると、電源を切っても
内部で閉回路をつくれば永久電流が流れ強力な磁界を発
生させることができる。この磁界を利用したものの一例
に浮上式鉄道に用いる超電導磁石がある。この超電導磁
石を安定かつ長期的に使用するためには、ヘリウム冷凍
装置が不可欠である。超電導磁石に外部より電気を投入
することを励磁、外部へ回収することを消磁とよぶ。こ
の励消磁を行なうにあたり、外部の電源と内部の超電導
磁石を電気的に結んでいる導線がパワーリードである。
超電導磁石およびその冷凍装置は定期検査のため磁界を
一時的になくすことになり、そのため励消磁が必簀とな
る。この励消磁を行なう時に、上記パワーリードは流れ
る電流のため発熱しそのままでは焼損に至るので、パワ
ーリードのまわりを低温ヘリウムガスを流して冷却して
いる。この低温ヘリウムガスは超電導磁石を冷している
ヘリウムを持出すことになり、ガスが抜けて圧力が下が
ると飽和温度も下がるので液体ヘリウムの温度も下がろ
うとして一部蒸発し、ガスと液の飽和圧力温度がバラン
スする。結果として液体ヘリウムが減少する。パワーリ
ードから抜くヘリウムガスは、現在は地上のガスバッグ
へ回収するか、または大気へ放出している。したがって
、減少分の液体ヘリウムを外部から供給してやる必要が
ある。
一時的になくすことになり、そのため励消磁が必簀とな
る。この励消磁を行なう時に、上記パワーリードは流れ
る電流のため発熱しそのままでは焼損に至るので、パワ
ーリードのまわりを低温ヘリウムガスを流して冷却して
いる。この低温ヘリウムガスは超電導磁石を冷している
ヘリウムを持出すことになり、ガスが抜けて圧力が下が
ると飽和温度も下がるので液体ヘリウムの温度も下がろ
うとして一部蒸発し、ガスと液の飽和圧力温度がバラン
スする。結果として液体ヘリウムが減少する。パワーリ
ードから抜くヘリウムガスは、現在は地上のガスバッグ
へ回収するか、または大気へ放出している。したがって
、減少分の液体ヘリウムを外部から供給してやる必要が
ある。
外部から液体ヘリウムを供給することは、浮上式鉄道の
場合には超電導磁石が１００〜２００＠くらいの数にな
り時間的、経済的に大変な作業となる。また、外部から
供給する液体ヘリウムの量は超電導磁石１個につき１回
あたりは少量である。
場合には超電導磁石が１００〜２００＠くらいの数にな
り時間的、経済的に大変な作業となる。また、外部から
供給する液体ヘリウムの量は超電導磁石１個につき１回
あたりは少量である。
少量であるがゆえに、液体ヘリウムタンクから配管で超
電導磁石へ移す時、配管を常温から液体ヘリウム温ｔま
で冷却するのに液体ヘリウムが消費され、その後超電導
磁石へ液体ヘリウムがたまってゆく。このような場合の
タンクから磁石までの液体ヘリウムの移送効率は極端に
悪く、経済的に大きな損失となる。
電導磁石へ移す時、配管を常温から液体ヘリウム温ｔま
で冷却するのに液体ヘリウムが消費され、その後超電導
磁石へ液体ヘリウムがたまってゆく。このような場合の
タンクから磁石までの液体ヘリウムの移送効率は極端に
悪く、経済的に大きな損失となる。
従来の冷却システムは、励消磁の時に液体ヘリウムが減
少するのをその都度外部より液体ヘリウムを供給すると
いう時間的および経済的欠点があった。
少するのをその都度外部より液体ヘリウムを供給すると
いう時間的および経済的欠点があった。
本発明の目的は、超電導磁石の冷却システムにおいて、
励消磁の時の液体ヘリウム減少分を自動的に回収および
補給できる装置を提供しようとするものである。
励消磁の時の液体ヘリウム減少分を自動的に回収および
補給できる装置を提供しようとするものである。
本発明は、励消磁の時に超電導磁石からパワーリードを
経て出てくるヘリウムガスを冷凍機のほぼ同程度の温度
レベルへ合流させ、持っている寒冷を回収して冷凍機を
出し、最終的には圧縮機ユニットの中圧タンクヘ一時保
有しておき、励消磁の終ったあと冷凍機の余剰冷凍量を
利用して液体ヘリウムを生成し、超電導磁石へ必要量を
自動的に供給することができ、経済的９時間的損失をな
くすことができるものである。
経て出てくるヘリウムガスを冷凍機のほぼ同程度の温度
レベルへ合流させ、持っている寒冷を回収して冷凍機を
出し、最終的には圧縮機ユニットの中圧タンクヘ一時保
有しておき、励消磁の終ったあと冷凍機の余剰冷凍量を
利用して液体ヘリウムを生成し、超電導磁石へ必要量を
自動的に供給することができ、経済的９時間的損失をな
くすことができるものである。
以下、本発明の一実施例を図により説明する。
図は浮上式鉄道の超電導磁石用車上冷却システムのヘリ
ウム冷凍装置の構成図である。
ウム冷凍装置の構成図である。
２は高圧ヘリウムガスを発生する圧縮機、ｌは圧縮機２
により発生した高圧ヘリウムガスのエネルギーにより大
気圧に近い圧力の飽和液体ヘリウムを発生する冷凍機で
ある。３はヘリウムライン内のヘリウム量を調整する中
圧タンク、４は圧縮機２の吸入圧が低下した時に中圧タ
ンク３から自動的にヘリウムを供給する吸入圧調整弁、
５は圧縮機２の吐出圧が上昇した時に中圧タンク３へ自
動的にヘリウムを回収する吐出圧調整弁である。
により発生した高圧ヘリウムガスのエネルギーにより大
気圧に近い圧力の飽和液体ヘリウムを発生する冷凍機で
ある。３はヘリウムライン内のヘリウム量を調整する中
圧タンク、４は圧縮機２の吸入圧が低下した時に中圧タ
ンク３から自動的にヘリウムを供給する吸入圧調整弁、
５は圧縮機２の吐出圧が上昇した時に中圧タンク３へ自
動的にヘリウムを回収する吐出圧調整弁である。
６は磁界を発生する超電導コイル、７は超電導コイル６
および液体ヘリウムを保有する内槽、８は内槽７を支持
し、かつ外部からの侵入熱を防ぐため内角を高真窒に保
った外槽である。９は内槽７への侵入熱を冷凍機ｌのヘ
リウムラインと熱交換し、内槽７から侵入熱を再び取り
出す凝縮熱交換器、ｌＯは冷凍機１のヘリウムラインの
気液分離器、■は気液分離器１０から内槽７内へ液体ヘ
リウムを供給する元弁、戎は励消磁の時、パワーリード
を冷却するヘリウムガスの流路を開閉する仕切弁である
。１３は超電導；イル６への電気投入および回収のため
のパワーリードであり、１４はその電源装置である。肋
は内槽７円の液体ヘリウム用の液面計、１６は内槽７内
の液体ヘリウムが減少した時に気液分離器Ｗから液体ヘ
リウムを自動的に供給するよう液面計１５からの信号に
もとづき、元弁１１へ指令を送る制御装置である。
および液体ヘリウムを保有する内槽、８は内槽７を支持
し、かつ外部からの侵入熱を防ぐため内角を高真窒に保
った外槽である。９は内槽７への侵入熱を冷凍機ｌのヘ
リウムラインと熱交換し、内槽７から侵入熱を再び取り
出す凝縮熱交換器、ｌＯは冷凍機１のヘリウムラインの
気液分離器、■は気液分離器１０から内槽７内へ液体ヘ
リウムを供給する元弁、戎は励消磁の時、パワーリード
を冷却するヘリウムガスの流路を開閉する仕切弁である
。１３は超電導；イル６への電気投入および回収のため
のパワーリードであり、１４はその電源装置である。肋
は内槽７円の液体ヘリウム用の液面計、１６は内槽７内
の液体ヘリウムが減少した時に気液分離器Ｗから液体ヘ
リウムを自動的に供給するよう液面計１５からの信号に
もとづき、元弁１１へ指令を送る制御装置である。
この構成において、定常運転は次のように行なわれる。
圧縮機２により昇圧されたヘリウムガスは冷凍機１へ送
られて所定の液体ヘリウムを発生し、気液混合状態で超
電導コイルへ送られる。超電導コイルの内槽７が外槽８
との荷重支持体を通しての伝導熱および外槽８からの輻
射熱などを受けることにより、内槽７内部の液体ヘリウ
ムが一部蒸発し圧力が上昇しようとする。この蒸発した
ヘリウムガスを冷凍機ｌからの気液混合ヘリウムが凝縮
熱交換器９を通ることにより熱交換し液化させて内槽７
円の圧力を一定に保っている。すなわち、内槽７の圧力
は凝縮熱交換器９の内圧よりわずかに高くしており、ど
ちらも飽和状態なので内槽７内より凝縮熱交換器９内の
ほうが温度が低い。したがって、内槽７より凝縮熱交換
器９内のヘリウムへ熱が移行する。この時、凝縮熱交換
器９内は飽和状態を保った１１液体ヘリウムが蒸発し、
蒸発潜熱として熱を運んでいく。一方、円槽７内のヘリ
ウムガスは熱を取られて液化する。このようにして、内
槽７へ侵入した熱は冷凍機１のヘリウムラインへ移行し
ていく。冷凍機１からの気液混合ヘリウムが全量気相に
なるまで熱を吸収した時が、最大の冷凍負荷吸収能力で
ある。以上が定常の冷凍運転である。
られて所定の液体ヘリウムを発生し、気液混合状態で超
電導コイルへ送られる。超電導コイルの内槽７が外槽８
との荷重支持体を通しての伝導熱および外槽８からの輻
射熱などを受けることにより、内槽７内部の液体ヘリウ
ムが一部蒸発し圧力が上昇しようとする。この蒸発した
ヘリウムガスを冷凍機ｌからの気液混合ヘリウムが凝縮
熱交換器９を通ることにより熱交換し液化させて内槽７
円の圧力を一定に保っている。すなわち、内槽７の圧力
は凝縮熱交換器９の内圧よりわずかに高くしており、ど
ちらも飽和状態なので内槽７内より凝縮熱交換器９内の
ほうが温度が低い。したがって、内槽７より凝縮熱交換
器９内のヘリウムへ熱が移行する。この時、凝縮熱交換
器９内は飽和状態を保った１１液体ヘリウムが蒸発し、
蒸発潜熱として熱を運んでいく。一方、円槽７内のヘリ
ウムガスは熱を取られて液化する。このようにして、内
槽７へ侵入した熱は冷凍機１のヘリウムラインへ移行し
ていく。冷凍機１からの気液混合ヘリウムが全量気相に
なるまで熱を吸収した時が、最大の冷凍負荷吸収能力で
ある。以上が定常の冷凍運転である。
上記のような定常状態において消磁または＃磁が行なわ
れる場合、パワーリード１３の冷却のため仕切弁ｎを開
いて内槽７より低温ヘリウムガスを抜く。仕切弁νは励
消磁の時開くよう電気的に電こ 源装置と接続されている。決のヘリウムガスはパワーリ
ード化を冷却したのちも常温よりは冷たく、この寒冷を
有効に生かすため冷凍機１へ導いて圧板 縮＃２へのもどりガスと合流させる。これらが冷凍機１
を出る時は、はぼ常温となる。寒冷を回収したヘリウム
ガスは、流量が定常状態より増加しており圧力も高くな
る。圧縮機２は吸入圧が高くなると必然的に吐出圧も高
くなり、設定値より吐出圧が高くなろうとすると吐出圧
調整弁５が開いて中圧タンク３ヘヘリウムガスを自動的
に回収する。
れる場合、パワーリード１３の冷却のため仕切弁ｎを開
いて内槽７より低温ヘリウムガスを抜く。仕切弁νは励
消磁の時開くよう電気的に電こ 源装置と接続されている。決のヘリウムガスはパワーリ
ード化を冷却したのちも常温よりは冷たく、この寒冷を
有効に生かすため冷凍機１へ導いて圧板 縮＃２へのもどりガスと合流させる。これらが冷凍機１
を出る時は、はぼ常温となる。寒冷を回収したヘリウム
ガスは、流量が定常状態より増加しており圧力も高くな
る。圧縮機２は吸入圧が高くなると必然的に吐出圧も高
くなり、設定値より吐出圧が高くなろうとすると吐出圧
調整弁５が開いて中圧タンク３ヘヘリウムガスを自動的
に回収する。
次に、励消磁が終ったあとの処置について示す。
励消磁の時、パワーリード１３冷却のため内槽７内より
ヘリウムガスを抜いているので、内槽７内の液体ヘリウ
ムも減少している。ここで、冷凍システムの能力につい
て述べると、冷凍システムは必ず余剰冷凍量があるよう
に計画されている。したがってこのような場合、定常状
態において凝縮熱交換器９を通ったあとなお余剰冷凍量
があると、ヘリウムは全量ガス化せず一部液相の壕まで
これが気液分離器ｌＯに蓄えられている。この液体ヘリ
ウムを、液面計ルからの信号を受けた制御釦１６からの
指令により、元弁１１から自動的に内槽７内へ供給する
。この時、冷凍機１のヘリウムラインから内槽７ヘヘリ
ウムが移るので結局圧縮機２の吸入圧力が下がり、不足
分を補なう形で吸入圧調整弁４が開いてヘリウムガスが
供給される。
ヘリウムガスを抜いているので、内槽７内の液体ヘリウ
ムも減少している。ここで、冷凍システムの能力につい
て述べると、冷凍システムは必ず余剰冷凍量があるよう
に計画されている。したがってこのような場合、定常状
態において凝縮熱交換器９を通ったあとなお余剰冷凍量
があると、ヘリウムは全量ガス化せず一部液相の壕まで
これが気液分離器ｌＯに蓄えられている。この液体ヘリ
ウムを、液面計ルからの信号を受けた制御釦１６からの
指令により、元弁１１から自動的に内槽７内へ供給する
。この時、冷凍機１のヘリウムラインから内槽７ヘヘリ
ウムが移るので結局圧縮機２の吸入圧力が下がり、不足
分を補なう形で吸入圧調整弁４が開いてヘリウムガスが
供給される。
以上のように、励消磁の時には蒸発したヘリウムガスを
中圧タンク３へ回収し、液体ヘリウムの不足分は気液分
離器ｌＯより補給しそれに見合うヘリウムを中圧タンク
３より供給する。これらを自動的に行なうことにより、
経済的および時間的に利点をもたらす。
中圧タンク３へ回収し、液体ヘリウムの不足分は気液分
離器ｌＯより補給しそれに見合うヘリウムを中圧タンク
３より供給する。これらを自動的に行なうことにより、
経済的および時間的に利点をもたらす。
本発明によれば、パワーリード冷却後のヘリウムガスを
回収し、また回収したヘリウムガスを一時的に中圧タン
クへ保有し、補給時は気液分離器より液体ヘリウムを供
給し、冷凍ヘリウムラインへは中圧タンクよりヘリウム
ガスを供給することができ、これら一連の操作を自動的
に行なえるので経済的および時間的節約に非常に効果が
ある。
回収し、また回収したヘリウムガスを一時的に中圧タン
クへ保有し、補給時は気液分離器より液体ヘリウムを供
給し、冷凍ヘリウムラインへは中圧タンクよりヘリウム
ガスを供給することができ、これら一連の操作を自動的
に行なえるので経済的および時間的節約に非常に効果が
ある。
図は超電導磁石用ヘリウム冷凍装置の構成図である。
１・・・・・・冷凍機、２・・・・・・圧縮機、３・・
・・・・中圧タンク、４・・・・・・吸入圧調整弁、５
・・・・・・吐出圧調整弁、６・・・・・・超電導コイ
ル、７・・・・・・内槽、８・・−・・外槽、９・・・
・・・凝縮熱交換器、１０・・・・・・気液分離器、１
１・・・・・・元弁、稔・・・・・・仕切弁、１３・・
・・・・パワーリード、１４・・・電源装置、巧・・・
・・・液面針、１６・・・・・・制御装置、１７・・・
元弁、肋・・・・・・超電導磁石
・・・・中圧タンク、４・・・・・・吸入圧調整弁、５
・・・・・・吐出圧調整弁、６・・・・・・超電導コイ
ル、７・・・・・・内槽、８・・−・・外槽、９・・・
・・・凝縮熱交換器、１０・・・・・・気液分離器、１
１・・・・・・元弁、稔・・・・・・仕切弁、１３・・
・・・・パワーリード、１４・・・電源装置、巧・・・
・・・液面針、１６・・・・・・制御装置、１７・・・
元弁、肋・・・・・・超電導磁石
Claims (1)
- １、圧縮機と、圧縮機により圧力として与えられたエネ
ルギーを利用して低温冷媒を発生させる冷ａＩＥ機と、
磁界を発生する超電導磁石からなる冷凍装置において、
パワーリード冷却用ヘリウムガスの冷凍機への回収ライ
ンを設け、冷凍ラインの超電導磁石内に気液分−器を設
け、励消磁の時に超電導磁石からのｉ発ヘリウムガスを
冷凍機を経て中圧タンクへ回収し、減少した液体ヘリウ
ムの補給は気液分離器より供給し、冷凍ラインへの補給
は中圧タンクより行なうようにしたことを特徴とする極
低温冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57030617A JPS58148364A (ja) | 1982-03-01 | 1982-03-01 | 極低温冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57030617A JPS58148364A (ja) | 1982-03-01 | 1982-03-01 | 極低温冷凍装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58148364A true JPS58148364A (ja) | 1983-09-03 |
| JPH0227828B2 JPH0227828B2 (ja) | 1990-06-20 |
Family
ID=12308825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57030617A Granted JPS58148364A (ja) | 1982-03-01 | 1982-03-01 | 極低温冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58148364A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63187067A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-08-02 | 株式会社日立製作所 | 極低温液化冷凍装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5596687A (en) * | 1979-01-17 | 1980-07-23 | Hitachi Ltd | Device for cooling superconductive magnet |
-
1982
- 1982-03-01 JP JP57030617A patent/JPS58148364A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5596687A (en) * | 1979-01-17 | 1980-07-23 | Hitachi Ltd | Device for cooling superconductive magnet |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63187067A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-08-02 | 株式会社日立製作所 | 極低温液化冷凍装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0227828B2 (ja) | 1990-06-20 |
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