JPS5839394B2 - 極低温冷媒発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、極低温冷媒を連続して供給する極低温冷媒
発生装置に関する。

近年、超電導装置の開発が盛んであるが、特に、超電導
導線として中空導体のものを用い、この中空導体内に極
低温冷媒を流通させるいわゆる内部冷却法の研究が進め
られている。

この内部冷却法は、最近実用化にむけて種々の技術的問
題が解決されるに至っている。

ところで、この内部冷却法に限らず他の冷却法も含めた
冷却方法には、極低温冷媒として超臨界圧ヘリウムガス
のみを用いる冷却の場合並びに超臨界圧ヘリウム・ガス
及び液体を用いる２層流による冷却の場合がある。

これら超臨界圧の冷媒を得る手段には、種々あるが従来
−例として所定圧力に加圧された冷媒を４．２にのパス
中を通過させるような手段が知られている。

然しなから、このような超臨界圧の冷媒を得る手段は、
より冷媒を超低温特に４．２ Ｋ以下にまで冷却するこ
とが困難であった。

この発明は、上記のような事情に鑑みなされたものであ
って、特に４．２に以下の冷媒を連続して供給し得る極
低温冷媒発生装置を提供するにある。

そして、この発明の極低温冷媒発生装置によれば、超電
導導線においては、その臨界磁界を上げ得る冷媒を供給
することができる。

以下図面を参照しながら、この発明の極低温冷媒発生装
置の一実施例を説明する。

図に示すように冷凍液化機等の冷媒供給源２には、冷媒
供給用のトランスファーチューブ４及び冷媒循環用のト
ランスファーチューブ６が接続されている。

この冷媒供給源としての冷凍液化機２は、前記供給用ト
ランスファーチューブ４を介して圧力１４ｋｌ？／Ｃｌ
１１２、温度６に程の気体ヘリウム或は、気液混合ヘリ
ウムとして送り出す装置である。

前記供給用トランスファーチューブ４は、第１の冷却タ
ンク８内の第１の熱交換器１０に接続され、この第１の
熱交換器１０は、更に第２の冷却タンク１２内の第２の
熱交換器１４に接続されている。

前記第１の冷却タンク８内には温度４．２に程度の液体
ヘリウム１６が収納され、前記第２の冷却タンク１２内
には、大気圧以下に減圧され、より冷却された液体ヘリ
ウム１８が収納されている。

この液体ヘリウム１８は、例えば、圧力０．２〜０．３
に９／Ｃｒｎ２、温度３に程である。

前記第１の冷却タンク８と第２の冷却タンク１２との間
には、第１の冷却タンク８から第２の冷却タンク１２に
遂時減圧するために排気されて減少した量だけの液体ヘ
リウムを補充する流量調整弁２０が介挿されている。

前記第１の冷却タンク８の上部には、液体ヘリウムと気
体ヘリウムとを分離する第１及び第２の気液分離器２２
．２４が設けられている。

この第１の気液分離器２２には、前記供給用トランスフ
ァーチューブ４を介して冷凍液化機２より送られた気体
ヘリウムを液化するＪＴ弁２３が接続されている。

また、この第１の気液分離器２２は、前記第１の冷却タ
ンク８の上部にも連結されている前記循環用トランスフ
ァーチューブ６に接続されている。

同様に、前記第２の気液分離器２４は、この循環用トラ
ンスファーチューブ６に接続されている。

前記第２の熱交換器１４は、この熱交換器でより低い極
低温即ち、４．２に以下にまで冷却された冷媒を冷却す
べき対象に応じて分流する第１のディストリビュータ２
６に接続されている。

このディストリビュータ２６の分路は、冷却すべき対象
物例えば、複数のパイプ状超電導導体か島なる超電導コ
イ）′Ｌ／３０を介して再び第２のディストリビュータ
２８で統合されている。

この超電導コイル３０には、外部から電流を供給する為
の電流り−ド３２が接続されている。

伺、符号３４，３６は、絶縁部であって、前記ディスリ
ピユータ２６゜２８と前記超電導コイル３０とを分路に
おいて電気的に絶縁している。

前記第２のディストリビュータ２８は、前記超電導コイ
ル３０を冷却するに用いられ、温度が５程にまで上昇し
たヘリウムガスを再液化するＪＴＴａＢ２介して前記第
２の気液分離器２４に接続されている。

前記第２の冷却タンク１２は、この冷却タンク１２内を
大気圧以下即ち、既に述べたよ５ｃ圧力０．２〜０．３
に９／ｉ Ｋ減圧する為に、減圧調整弁４０を介して真
空ポンプ４２に接続されている。

また、前記第１の冷却タンク８には、弁４４を介して回
収ガスパック４６が接続されている。

前記第１及び第２の冷却タンク８，１２及び超電導コイ
ル３０並びに、これらに関連した主要部のほとんどは、
図示するように断熱容器４８、通常真空容器内に配置さ
れている。

上記のようにこの発明の極低湿冷媒発生装置は、構成さ
れている為、次のように極低湿冷媒が連続して超電導コ
イル３０に供給され、しかも、その系全体のバランスが
保たれた状態で作動される。

圧力１４に９／ｃｍ２、温度６に程の気体ヘリウム或は
、気液混合ヘリウム等の冷媒は、前記冷凍液化機２から
供給用トランスファーチューブ４に送り出される。

この冷媒ヘリウムは、第１の熱交換器８によって第１の
冷却タンク８内の液体ヘリウム１６と略等しい４．２Ｋ
にまで冷却される。

この温度４．２にの冷媒ヘリウムは、第２の熱交換器１
４によって第２の冷却タンク１２内の液体ヘリウム１８
と略等しい３に程に冷却され、デストリピユータ２６を
介して超電導コイル３０に供給される。

その後、このコイル３０で暖められた冷媒は、デストリ
ピユータ２８、ＪＴＴａＢ２気液分離器２４により１部
液化され、残りのガスは循環用トランスファーチューブ
６を介して再び冷凍液化機２に戻される。

前記第１の冷却タンク８への液体ヘリウムの補充は、前
記ＪＴ弁３８で冷媒ヘリウムが、ＪＴ膨張してその一部
が液化され、前記気液分離器２４によって液体ヘリウム
と気体ヘリウムとが分けられ、その液体ヘリウムが冷却
タンク８に導入されることによって達成される。

従って、前記気液分離器２４からは、前記トランスファ
ーチューブ６を介して気体ヘリウムのみが前記冷凍液化
機２に送られることとなる。

もし、突発的に第１の冷却タンク８の液体ヘリウムが急
激に減少したときには、供給用トランスファーチューブ
４に連結されたＪＴ弁２３によってこの冷却タンク８に
液体ヘリウムを供給するようにしてもよい。

前記第２の冷却タンク１２は、流量調整弁２０によって
第１の冷却タンク８から補給され、真空ポンプ４２によ
って常に減圧状態に保たれる。

以上のように、この発明においては、第１及び第２の冷
却タンク８，１２を設け、第２の冷却タンク１２を常に
一定圧の減圧状態に保つことにょつて第１の冷却タンク
８内の液体ヘリウムより低温の液体ヘリウムをそのタン
ク１２内に保つことができる。

その結果、前記両タンク内に夫々入れられた熱交換器１
０．１４を通る冷媒は、より低い極低温の冷媒として冷
却すべき対象物に連続的に送り出されることとなる。

また、流量調整弁２０の存在によって第２の冷却タンク
１２内の液温度、液位を常に一定に保つことができるの
で、装置としての信頼性に富んだものが得られる。

【図面の簡単な説明】

図は、この発明の極低温冷媒装置の一実施例を示すブロ
ック図である。 ２・・・・・・冷凍機、４，６・・・・・・トランスフ
ァーチューブ、１０，１４・・・・・・熱交換器、８，
１２・・・・・・冷却タンク、２０・・・・・・流量調
整弁、２２，２４・・・・・・気液分離器、２３，３８
・・・・・・ＪＩ弁、３０・・・・・・超電導コイル、
４６・・・・・・回収ガスパック、４４・・・・・・ス
トップ弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１および第２の冷却タンクと、極低温液体ヘリウ
   ムを上記第１の冷却タンクを経由させて上記第２の冷却
   タンクへ導く手段と、上記第２の冷却タンク内を減圧状
   態に保つ減圧装置と、上記第１の冷却タンクと上記第２
   の冷却タンクとを接続する上記極低温液体ヘリウムの通
   路に介在し上記減圧装置の動作で減少した分だけ極低温
   液体ヘリウムを上記第１の冷却タンクから上記第２の冷
   却タンクへ補充する流量調整弁と、上記第１の冷却タン
   ク内に設置された第１の熱交換器および上記第２の冷却
   タンク内に設置された第２の熱交換器と、冷媒供給源か
   ら供給された冷媒を上記第１の熱交換器内および上記第
   ２の熱交換器内に上記順に通過させて冷却対象へ向けて
   案内する手段とを具備してなることを特徴とする極低温
   冷媒発生装置。