JPS59132603A - 冷却システム - Google Patents
冷却システムInfo
- Publication number
- JPS59132603A JPS59132603A JP58007838A JP783883A JPS59132603A JP S59132603 A JPS59132603 A JP S59132603A JP 58007838 A JP58007838 A JP 58007838A JP 783883 A JP783883 A JP 783883A JP S59132603 A JPS59132603 A JP S59132603A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling
- liquefier
- heat load
- cooling medium
- turbine
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- 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、核融合や超伝導分野等Iコおいて使用される
冷却システムに関するものである。
冷却システムに関するものである。
例えは、超伝導マグネットを具備してなる装置等1こお
いては、予冷のため1こ膨大な量の液体N2等が冷却媒
体として使用されるか、予冷に吏われて気化した冷却媒
体は、その才ま大気中1こ廃棄されている。
いては、予冷のため1こ膨大な量の液体N2等が冷却媒
体として使用されるか、予冷に吏われて気化した冷却媒
体は、その才ま大気中1こ廃棄されている。
ところで、液体N2は、大気を空気分離すること1こよ
り得られるが、このとき、空気を液化温度まで冷し込ん
tご上で分離するという仕事が必要となるため、多大な
工率ルギを消費する。−万、熱負荷たる超電導マグネッ
ト等を冷却して気化しtこ冷却媒体は、いまだ液化点近
傍の低温間1ζ保持されている1こもかかわらす、その
まま大気中へ廃棄されてしまうtコめ、該冷却媒体が気
化した後、常温になるまでの冷熱は伺らの仕事をなすこ
ともなく無駄畳こすてられてしまうことlこなる。その
ためシステム全体を観1察した場合、その効率がきわめ
て低いことが判る。
り得られるが、このとき、空気を液化温度まで冷し込ん
tご上で分離するという仕事が必要となるため、多大な
工率ルギを消費する。−万、熱負荷たる超電導マグネッ
ト等を冷却して気化しtこ冷却媒体は、いまだ液化点近
傍の低温間1ζ保持されている1こもかかわらす、その
まま大気中へ廃棄されてしまうtコめ、該冷却媒体が気
化した後、常温になるまでの冷熱は伺らの仕事をなすこ
ともなく無駄畳こすてられてしまうことlこなる。その
ためシステム全体を観1察した場合、その効率がきわめ
て低いことが判る。
事実、かかる冷却システムlこおいては、比較的高価な
液体N2等を絶えず購入しなけれはならないため、ラン
ニングコストが高くつくという点が大きな問題1こなっ
ている。
液体N2等を絶えず購入しなけれはならないため、ラン
ニングコストが高くつくという点が大きな問題1こなっ
ている。
本発明は、このような事情1ζ看目してなされたもので
、熱負荷の冷却■こ(受用され気化しtこ冷却媒体を常
温まで高めることなく冷凍手段により再液化して再び熱
負荷の冷却1こ用い得るよう1ζ構成すること1こよっ
て、システム効率を大幅に高め、ランニングコストの低
織化を図ることができるようIこし1こ冷却システムを
提供するものである。
、熱負荷の冷却■こ(受用され気化しtこ冷却媒体を常
温まで高めることなく冷凍手段により再液化して再び熱
負荷の冷却1こ用い得るよう1ζ構成すること1こよっ
て、システム効率を大幅に高め、ランニングコストの低
織化を図ることができるようIこし1こ冷却システムを
提供するものである。
以下、本発明の一実施例を第1図を参照して説明する。
この実施例の冷却システムは、冷却媒体だるN2を重力
によるヘッドを利用して循環させる循環系路1と、この
循環系路lの途中1こ介設した超伝導マグネット等の熱
負荷2と、MU記循環系路lの途中に介設され前記熱負
荷2を通過すること1こよって気化したN2から潜熱を
奪って該N2を再び液化させるtコめの液化器8と、こ
の液化器3に必要な冷気を供給する冷凍手段4とを具備
してなる。冷凍手段4は、前記液化器8内のN2を冷却
するためのI(e冷凍機5と、このtie冷凍機51こ
関連させて設けたN2冷凍機6とから構成されている。
によるヘッドを利用して循環させる循環系路1と、この
循環系路lの途中1こ介設した超伝導マグネット等の熱
負荷2と、MU記循環系路lの途中に介設され前記熱負
荷2を通過すること1こよって気化したN2から潜熱を
奪って該N2を再び液化させるtコめの液化器8と、こ
の液化器3に必要な冷気を供給する冷凍手段4とを具備
してなる。冷凍手段4は、前記液化器8内のN2を冷却
するためのI(e冷凍機5と、このtie冷凍機51こ
関連させて設けたN2冷凍機6とから構成されている。
山冷凍機5は、Heコンプレッサ7と、このHeコンプ
レッサ7Iこ直結したEIeHeタービン8前記Heコ
ンプレッサ7から吐出される高圧のHeガスをN2−H
e熱交換器9を介して前記11eターヒン81こ供給す
る高圧tle回路11と、前記Heタービン8で膨張さ
せることlこよって低温化させ1こ低圧のhガスを前記
液化器8を介して前記Heコンプレッサ7Iこ戻す低f
f:、kle回路12とを具備してなる。−万、N2冷
凍機6は、N2コンプレッサ18と、前記Eleコンプ
レッサ7および0■記Heターヒン81こ直結したメイ
ンN2タービン14と、前記N2コンプレッサ18から
吐出される高圧のN2ガスをメインバルブ15およ0:
N2−N2熱交換器16を介して前記メインN2ターヒ
ン141こ供給するメイン高圧N2回路17と、前記メ
インN2タービン14で膨張させることによって低温化
させ1こ低圧のN2ガスを前記Ns+−Els熱交換器
9および前記N2−N2熱交換器16を介して前記N2
コンプレッサ131こ戻すメイン低圧N2回路18とを
具備してなる。そして、このN2冷凍機61こは、ブレ
ーキ191こ接続されTこサブN2タービン21と、前
記棟コンプレッサ13から吐出される面圧のN2ガスを
サブバルブ22および前記N2−N 2熱交換器16を
介して前記サブN2タービン21に供給するサブ高圧N
2回路23と、前記サブN2タービン21で肺腺させる
ことによって低温化させた低圧の醐ガスを前記N2−H
,e熱交換器9および前記N2−N2熱交換器16を介
して6−11記N2コンプレツサ18に戻すサブ低圧N
2回路24とが付設されている。なお、前記He−コン
プレッサ7、前記&タービン8および前記メインN2タ
ービン14の軸受憂こはガス軸受が用いられている。そ
して、この部分の構造を、Ngガスがhタービン8側へ
少しづつ漏れるようなものにしておき、漏れたN2はl
−1eタービン8の出口で液1こし回収通路25(/通
して低圧N2回路18に回収し得るようにしている。
レッサ7Iこ直結したEIeHeタービン8前記Heコ
ンプレッサ7から吐出される高圧のHeガスをN2−H
e熱交換器9を介して前記11eターヒン81こ供給す
る高圧tle回路11と、前記Heタービン8で膨張さ
せることlこよって低温化させ1こ低圧のhガスを前記
液化器8を介して前記Heコンプレッサ7Iこ戻す低f
f:、kle回路12とを具備してなる。−万、N2冷
凍機6は、N2コンプレッサ18と、前記Eleコンプ
レッサ7および0■記Heターヒン81こ直結したメイ
ンN2タービン14と、前記N2コンプレッサ18から
吐出される高圧のN2ガスをメインバルブ15およ0:
N2−N2熱交換器16を介して前記メインN2ターヒ
ン141こ供給するメイン高圧N2回路17と、前記メ
インN2タービン14で膨張させることによって低温化
させ1こ低圧のN2ガスを前記Ns+−Els熱交換器
9および前記N2−N2熱交換器16を介して前記N2
コンプレッサ131こ戻すメイン低圧N2回路18とを
具備してなる。そして、このN2冷凍機61こは、ブレ
ーキ191こ接続されTこサブN2タービン21と、前
記棟コンプレッサ13から吐出される面圧のN2ガスを
サブバルブ22および前記N2−N 2熱交換器16を
介して前記サブN2タービン21に供給するサブ高圧N
2回路23と、前記サブN2タービン21で肺腺させる
ことによって低温化させた低圧の醐ガスを前記N2−H
,e熱交換器9および前記N2−N2熱交換器16を介
して6−11記N2コンプレツサ18に戻すサブ低圧N
2回路24とが付設されている。なお、前記He−コン
プレッサ7、前記&タービン8および前記メインN2タ
ービン14の軸受憂こはガス軸受が用いられている。そ
して、この部分の構造を、Ngガスがhタービン8側へ
少しづつ漏れるようなものにしておき、漏れたN2はl
−1eタービン8の出口で液1こし回収通路25(/通
して低圧N2回路18に回収し得るようにしている。
次いで、この実施例の作動を説明する。
メインバルブ15を開にし、サブバルブ22を閉ICシ
てN2コンプレッサ13を作動させると、該N2コンプ
レッサ13から吐出される高圧のN2ガスがメインN2
回路17を通してメインN2タービン141ζ導入され
、該メインN2ターヒン14、および、これ1こ直結さ
れたHeコンプレッサ7が作動状態となる。そして、前
記メインN2タービン14を5− 通過することIこよって膨張し低温となった低圧のN2
ガスは、N2−He熱交換器9を通る時1こ高圧He回
路ll中のHeガスを冷却するとともlこN1−N2熱
交換器16を通る1侍lこメイン高圧N2回路17中の
N2ガスも冷却して前記N2コンプレッサ18Iこ戻さ
れる。−万、lIeHeタービン7動すると、該r(e
タービン7から吐出されるlieガスが高圧小回路11
内を流通し、N2−LIeHe熱交換器9る際lこ冷却
されてFIeタービン8着こ導入される。しかして、a
■記Heコンプレッサ7は、この)Heタービン8の回
転力と前記メインN2ターヒン14の回転力と1こよっ
て駆動さ」]ること1こなる。そして、前記Heタービ
ン8を通過することlこよって膨張し低温となった低圧
のHeガスは、低圧Hel路12に案内され液化器8゜
を通過する際に循環系路1円のN2?冷却して液化させ
tこ後に前記Eleコンプレッサ7Iこ戻される。しか
して、このようなサイクルが繰り返し営まれること1こ
よって、前記循環系路1内で冷却媒体たるN2のij1
環が行なわれる。すなわち、液化器3から導出された液
状のN2が熱負荷2に逐次供給される6− とともIC1この熱負荷2を冷却すること1こよって気
化したN2が液化点近傍の低温度に維持された状態で前
記液化器8へ戻される。そして、液化器3内1こ戻され
たN2はここで冷凍手段41こより潜熱を奪われて再び
液化し以下同様にして循環を繰り返すこと1こなる。な
お、前記熱負荷21こおける冷熱消費量が増大して前記
N2の再液化を十分1こ行なうことができなくなった場
合には、冷凍手段4のサブバルブ22をも開く。そうす
ると、N2コンプレッサ18から吐出される亮圧のN2
ガスの一部がサブN2回路23を通してサブタービン2
1+c導入される。そして、このサブタービン21を通
過することIこより断熱膨張し低温となったN2ガスが
サブ低圧回路24内を流通し、N2−He熱交換器9と
Ne−掩熱交換器16を通過した@jI′c、前記N2
コンプレッサ181こ戻される。その結果、Nt −H
e熱交換器9IこおいてHeガスから取出す熱量が増大
して該冷凍手段4の冷凍能力が向上し、N2の再液化機
能が強化されること]こなる。
てN2コンプレッサ13を作動させると、該N2コンプ
レッサ13から吐出される高圧のN2ガスがメインN2
回路17を通してメインN2タービン141ζ導入され
、該メインN2ターヒン14、および、これ1こ直結さ
れたHeコンプレッサ7が作動状態となる。そして、前
記メインN2タービン14を5− 通過することIこよって膨張し低温となった低圧のN2
ガスは、N2−He熱交換器9を通る時1こ高圧He回
路ll中のHeガスを冷却するとともlこN1−N2熱
交換器16を通る1侍lこメイン高圧N2回路17中の
N2ガスも冷却して前記N2コンプレッサ18Iこ戻さ
れる。−万、lIeHeタービン7動すると、該r(e
タービン7から吐出されるlieガスが高圧小回路11
内を流通し、N2−LIeHe熱交換器9る際lこ冷却
されてFIeタービン8着こ導入される。しかして、a
■記Heコンプレッサ7は、この)Heタービン8の回
転力と前記メインN2ターヒン14の回転力と1こよっ
て駆動さ」]ること1こなる。そして、前記Heタービ
ン8を通過することlこよって膨張し低温となった低圧
のHeガスは、低圧Hel路12に案内され液化器8゜
を通過する際に循環系路1円のN2?冷却して液化させ
tこ後に前記Eleコンプレッサ7Iこ戻される。しか
して、このようなサイクルが繰り返し営まれること1こ
よって、前記循環系路1内で冷却媒体たるN2のij1
環が行なわれる。すなわち、液化器3から導出された液
状のN2が熱負荷2に逐次供給される6− とともIC1この熱負荷2を冷却すること1こよって気
化したN2が液化点近傍の低温度に維持された状態で前
記液化器8へ戻される。そして、液化器3内1こ戻され
たN2はここで冷凍手段41こより潜熱を奪われて再び
液化し以下同様にして循環を繰り返すこと1こなる。な
お、前記熱負荷21こおける冷熱消費量が増大して前記
N2の再液化を十分1こ行なうことができなくなった場
合には、冷凍手段4のサブバルブ22をも開く。そうす
ると、N2コンプレッサ18から吐出される亮圧のN2
ガスの一部がサブN2回路23を通してサブタービン2
1+c導入される。そして、このサブタービン21を通
過することIこより断熱膨張し低温となったN2ガスが
サブ低圧回路24内を流通し、N2−He熱交換器9と
Ne−掩熱交換器16を通過した@jI′c、前記N2
コンプレッサ181こ戻される。その結果、Nt −H
e熱交換器9IこおいてHeガスから取出す熱量が増大
して該冷凍手段4の冷凍能力が向上し、N2の再液化機
能が強化されること]こなる。
なお、冷却媒体はN2に限定されないのは勿論テあす、
例えは、Ne、 Ar、 02、■2 乾燥空気ある
いは、これら(N2も含む)を適宜組合せてなる混合物
であってもよい。
例えは、Ne、 Ar、 02、■2 乾燥空気ある
いは、これら(N2も含む)を適宜組合せてなる混合物
であってもよい。
ま1こ、熱負荷は超電動マグネット等1こ限られないの
は勿論であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。
は勿論であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。
また、冷凍手段の構成も前記実施例のものlこ限定され
るものではなく、例えば、第2図に示すようなものであ
ってもよい。すなわち、第2図に示す冷凍手段4′は、
出コンプレッサ31と、ブレーキ82に接続されたme
ツタ−ン83と、前記1(eコンプレッ廿31から吐出
されるHeガスをHe −He熱交換器84を介して前
記Heタービン8111こ供給する高圧Hel路35と
、前記山タービン88を通過すること普こよって膨張し
低温化された低圧のHeガスを循環系路lの液化器8お
よび「1記Ice−He熱交換器84を介して前記lコ
ンプレッサ81に戻す低圧He回路86とを具備してな
るものである。
るものではなく、例えば、第2図に示すようなものであ
ってもよい。すなわち、第2図に示す冷凍手段4′は、
出コンプレッサ31と、ブレーキ82に接続されたme
ツタ−ン83と、前記1(eコンプレッ廿31から吐出
されるHeガスをHe −He熱交換器84を介して前
記Heタービン8111こ供給する高圧Hel路35と
、前記山タービン88を通過すること普こよって膨張し
低温化された低圧のHeガスを循環系路lの液化器8お
よび「1記Ice−He熱交換器84を介して前記lコ
ンプレッサ81に戻す低圧He回路86とを具備してな
るものである。
なお、冷凍手段に用いられる冷媒も[e Iこ限定され
るものではなく、Ne等であってもよい。
るものではなく、Ne等であってもよい。
以上、説明したようlこ、本発明は、熱負荷の冷却に使
用され気化した冷却媒体を常温に戻る前に冷凍手段の冷
凍作用1こより再液化して再び熱負荷の冷却に用い得る
よう+Cシているので、常温の空気等を液化温度Iこま
で冷やし込むことIこよって前記冷却媒体を分離し、そ
の分離しTコ冷却媒体を庚いすて1こするような場合l
こ比べてはるかに少量のエネルギで熱負荷の冷却を続け
ることができる。
用され気化した冷却媒体を常温に戻る前に冷凍手段の冷
凍作用1こより再液化して再び熱負荷の冷却に用い得る
よう+Cシているので、常温の空気等を液化温度Iこま
で冷やし込むことIこよって前記冷却媒体を分離し、そ
の分離しTコ冷却媒体を庚いすて1こするような場合l
こ比べてはるかに少量のエネルギで熱負荷の冷却を続け
ることができる。
すなわち、本発明によれば、冷却媒体の潜熱に相当する
エネルギを付与することiこよって、冷却媒体を再液化
させ再筺用することができる。そのため、庚用後の冷却
媒体を廃棄している従来のものgこ比へて、システム効
率を大幅に向上させることが可能である。したがって、
核融合や超伝導発電等に代表される極低温分野iこおけ
る各種装置のランニングコストを有効Eこ低減させるこ
とが可能であり、実用化への一部となり得るものである
。
エネルギを付与することiこよって、冷却媒体を再液化
させ再筺用することができる。そのため、庚用後の冷却
媒体を廃棄している従来のものgこ比へて、システム効
率を大幅に向上させることが可能である。したがって、
核融合や超伝導発電等に代表される極低温分野iこおけ
る各種装置のランニングコストを有効Eこ低減させるこ
とが可能であり、実用化への一部となり得るものである
。
第1図は本発明の一実施例を示す回路説明図第2図は本
発明の他の実施例を示す回路説明図で9− ある。 1・・・循環系路 2・・・熱負荷 3・・・液化器 4.4′・・・冷凍手段代理人 弁
理士 赤澤−博 10− 第1図 第2図 京都市中京区西ノ京桑原町1番 地株式会社島津製作所三条工場
発明の他の実施例を示す回路説明図で9− ある。 1・・・循環系路 2・・・熱負荷 3・・・液化器 4.4′・・・冷凍手段代理人 弁
理士 赤澤−博 10− 第1図 第2図 京都市中京区西ノ京桑原町1番 地株式会社島津製作所三条工場
Claims (1)
- N2、Ne%Ar、 02、N2、乾燥空気あるいはこ
れらを適宜組合せてなる混合物から選はれた冷却媒体を
循環させるための循環系路と、この循環系路の途中lこ
介設した熱負荷と、前記循環系路の途中に介設され前記
熱負荷を通過することにまって気化した冷却媒体から潜
熱を奪って該冷却媒体を再び液化させるための液化器と
、この液化器着こ必要な冷気を供給する冷凍手段とを具
備してなること−を特徴とする冷却システム5
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58007838A JPS59132603A (ja) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | 冷却システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58007838A JPS59132603A (ja) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | 冷却システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59132603A true JPS59132603A (ja) | 1984-07-30 |
Family
ID=11676744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58007838A Pending JPS59132603A (ja) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | 冷却システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59132603A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6450605A (en) * | 1987-08-21 | 1989-02-27 | Seiko Epson Corp | Amplifier |
-
1983
- 1983-01-19 JP JP58007838A patent/JPS59132603A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6450605A (en) * | 1987-08-21 | 1989-02-27 | Seiko Epson Corp | Amplifier |
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