JPS63315868A - 極低温冷凍装置 - Google Patents
極低温冷凍装置Info
- Publication number
- JPS63315868A JPS63315868A JP14899587A JP14899587A JPS63315868A JP S63315868 A JPS63315868 A JP S63315868A JP 14899587 A JP14899587 A JP 14899587A JP 14899587 A JP14899587 A JP 14899587A JP S63315868 A JPS63315868 A JP S63315868A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- precooling
- turbine
- liquid nitrogen
- high pressure
- 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
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/17—Re-condensers
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、特に超電導体の冷却を行う、ヘリウム冷凍機
に係り、特にクールダウン時間短縮に好適な構造に関す
る。
に係り、特にクールダウン時間短縮に好適な構造に関す
る。
従来の超電導マグネットの冷却装置はターボ機械第１１
巻第７号（１９８３）、第３７頁第４２頁ヘリウム液化
冷凍機の基本構成に書かれている。
巻第７号（１９８３）、第３７頁第４２頁ヘリウム液化
冷凍機の基本構成に書かれている。
上記従来技術では、超電導マグネットの超電導線材がＮ
ｂＴｉ にオブチタン）、Ｎｂ５Ｓｎにオブ３錫）等
で作られているため、２０に以下の極低温にすることが
必要であり、複数の熱交換器及び複数の膨張タービン、
これらを通る並列の流路を用い、ヘリウム冷凍機の構造
を複雑にしており、クールダウン時間が長いという問題
があった。
ｂＴｉ にオブチタン）、Ｎｂ５Ｓｎにオブ３錫）等
で作られているため、２０に以下の極低温にすることが
必要であり、複数の熱交換器及び複数の膨張タービン、
これらを通る並列の流路を用い、ヘリウム冷凍機の構造
を複雑にしており、クールダウン時間が長いという問題
があった。
本発明の目的は構造が容易で、クールダウン時間が短い
極低温冷凍装置を提供することにある。
極低温冷凍装置を提供することにある。
上記目的は絶対温度２０に以上で動作する高温超電導体
をマグネットとして用い、少くとも１つの熱交換器及び
少くとも１つの膨張タービンとから成り、このタービン
に直列して凝縮熱交換器を設置する一方、上記マグネッ
トを浸す他の冷媒中に、圧縮機に直結した熱交換器を用
いて予冷回路を設けることによって、達成される。
をマグネットとして用い、少くとも１つの熱交換器及び
少くとも１つの膨張タービンとから成り、このタービン
に直列して凝縮熱交換器を設置する一方、上記マグネッ
トを浸す他の冷媒中に、圧縮機に直結した熱交換器を用
いて予冷回路を設けることによって、達成される。
液体窒素を冷媒とする例えばイツトリウム−バリウム−
銅の酸化物セラミックスを用いた超電導でマグネットは
９０に以下で超電導状態になり。
銅の酸化物セラミックスを用いた超電導でマグネットは
９０に以下で超電導状態になり。
従ってタービン出口温度を７７に以下にしておけばその
下流側の凝縮熱交換器で常温から侵入熱に、より蒸発し
た窒素ガスは再凝縮し液体窒素となり一定液面を保つ。
下流側の凝縮熱交換器で常温から侵入熱に、より蒸発し
た窒素ガスは再凝縮し液体窒素となり一定液面を保つ。
従って本冷凍機を運転することにより超電導マグネット
は安定した励磁を行うことができる。また液体窒素の容
器内に予冷熱交換器を配置し圧縮機に直結して一部のヘ
リウムガスが循環できる構造をとれば最初、外部から供
給した液体窒素を用いて熱交換器を予冷できるのでクー
ルダウン時間の短縮を行うことができる。
は安定した励磁を行うことができる。また液体窒素の容
器内に予冷熱交換器を配置し圧縮機に直結して一部のヘ
リウムガスが循環できる構造をとれば最初、外部から供
給した液体窒素を用いて熱交換器を予冷できるのでクー
ルダウン時間の短縮を行うことができる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は例えば膨張タービン式ヘリウム冷凍機と液体窒素容
器中に浸漬した超電導マグネットの構成を示した本実施
例の概念的な構成図である。
図は例えば膨張タービン式ヘリウム冷凍機と液体窒素容
器中に浸漬した超電導マグネットの構成を示した本実施
例の概念的な構成図である。
本実施例でのヘリウム冷凍機においては、コンプレッサ
１で圧縮されたヘリウムガスはまず始めはタービン入口
弁５を閉じた状態で、予冷弁４を通り、液体窒素槽７に
設置された予冷熱交換器８を介して液体窒素９により液
体窒素温度まで冷却される。その後予冷されたヘリウム
は熱交換器１２の低圧側入口に入り熱交換器を冷却する
。熱交換器１２が適当に予冷されたら、タービン入口弁
５を開き熱交換器１２の高圧側流路に高圧ライン２より
高圧ヘリウムガスを導入する。高圧ヘリウムは熱交換器
１２で予冷され、膨張タービン６で断熱膨張して、圧力
温度が低下した低圧ヘリウムガスとなり、ｉｇ縮熟熱交
換器１１冷やす。膨張タービン６の出口温度が７７に以
下になると予冷弁４を閉じて膨張タービン６の定格運転
を行う。一方、液体窒素９に浸漬された超電導マグネッ
ト１０（本実施例では１’ｌＫ以上で超電導状態となる
。）はこの時点で作動状態となる。また常温からのふく
射による侵入熱や熱伝導による侵入熱によって蒸発した
窒素ガスは凝縮熱交換器１１壁面温度は７７に以下によ
り再凝縮する。従って液体窒素槽７内の液体窒素９の液
面は冷凍能力と侵入熱とがバランスしたところで−・定
となり超電導マグネット１０は長期的に安定した超電導
体状態を保つことができる。冷凍容量が過大の場合、圧
縮機の能力を下げて、冷凍容量を小さくすればよい。従
って本実施例によれば、構造が箭皐で、クールダウ・ン
が容易に短縮できるヘリウム冷凍機を提供でき、超電導
マグネットを安定して冷却できる効果がある。
１で圧縮されたヘリウムガスはまず始めはタービン入口
弁５を閉じた状態で、予冷弁４を通り、液体窒素槽７に
設置された予冷熱交換器８を介して液体窒素９により液
体窒素温度まで冷却される。その後予冷されたヘリウム
は熱交換器１２の低圧側入口に入り熱交換器を冷却する
。熱交換器１２が適当に予冷されたら、タービン入口弁
５を開き熱交換器１２の高圧側流路に高圧ライン２より
高圧ヘリウムガスを導入する。高圧ヘリウムは熱交換器
１２で予冷され、膨張タービン６で断熱膨張して、圧力
温度が低下した低圧ヘリウムガスとなり、ｉｇ縮熟熱交
換器１１冷やす。膨張タービン６の出口温度が７７に以
下になると予冷弁４を閉じて膨張タービン６の定格運転
を行う。一方、液体窒素９に浸漬された超電導マグネッ
ト１０（本実施例では１’ｌＫ以上で超電導状態となる
。）はこの時点で作動状態となる。また常温からのふく
射による侵入熱や熱伝導による侵入熱によって蒸発した
窒素ガスは凝縮熱交換器１１壁面温度は７７に以下によ
り再凝縮する。従って液体窒素槽７内の液体窒素９の液
面は冷凍能力と侵入熱とがバランスしたところで−・定
となり超電導マグネット１０は長期的に安定した超電導
体状態を保つことができる。冷凍容量が過大の場合、圧
縮機の能力を下げて、冷凍容量を小さくすればよい。従
って本実施例によれば、構造が箭皐で、クールダウ・ン
が容易に短縮できるヘリウム冷凍機を提供でき、超電導
マグネットを安定して冷却できる効果がある。
基本的動作原理は第１図と同様であるが、熱交換器を２
個及び膨張タービンを２個用いた実施例を示す。本実施
例では常温から液体窒素温度までの温度範囲に２個の熱
交換器１．２’、１２’及び２個の膨張タービン６．６
′を設けることにより第１図の熱交換器よりも容積の小
さな熱交換器２個で液体窒素の液化回路を構成すること
ができる６従って例えば多孔板とスペーサを交互に積層
して製作される積層熱交換器を熱交換器として用いると
きには多孔板の層数が少ない熱交換器を２個装作すれば
よいことになり、熱交換器の製作が容易となり、信頼性
が向上する。また膨張タービンが２台あるために、実際
必要とされる熱交換器の交換熱量も減少し、これらの構
成要素を収納する真空容器（保冷槽）の小形化を図るこ
とができる効果がある。
個及び膨張タービンを２個用いた実施例を示す。本実施
例では常温から液体窒素温度までの温度範囲に２個の熱
交換器１．２’、１２’及び２個の膨張タービン６．６
′を設けることにより第１図の熱交換器よりも容積の小
さな熱交換器２個で液体窒素の液化回路を構成すること
ができる６従って例えば多孔板とスペーサを交互に積層
して製作される積層熱交換器を熱交換器として用いると
きには多孔板の層数が少ない熱交換器を２個装作すれば
よいことになり、熱交換器の製作が容易となり、信頼性
が向上する。また膨張タービンが２台あるために、実際
必要とされる熱交換器の交換熱量も減少し、これらの構
成要素を収納する真空容器（保冷槽）の小形化を図るこ
とができる効果がある。
本発明によれば、簡単な構造で液体窒素を再凝縮でき、
ヘリウム冷凍機のクールダウン時間を短縮できる効果が
ある。
ヘリウム冷凍機のクールダウン時間を短縮できる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の概念的な流れ系統図、第２
図は本発明の他の実施例の概念的な流れ系統図である。 ６．６’ 、６’・・・膨張タービン、８・・・予冷熱
交換器、９・・・液体窒素、１０・・・超電導マグネッ
ト、１１・・・凝縮熱交換器、１２．１２’ 、１２’
・・・熱交換器。 代理人 弁理士 小川勝馬、〆。 車 １ 図 １２・・・熟ヌＪし豚
図は本発明の他の実施例の概念的な流れ系統図である。 ６．６’ 、６’・・・膨張タービン、８・・・予冷熱
交換器、９・・・液体窒素、１０・・・超電導マグネッ
ト、１１・・・凝縮熱交換器、１２．１２’ 、１２’
・・・熱交換器。 代理人 弁理士 小川勝馬、〆。 車 １ 図 １２・・・熟ヌＪし豚
Claims (1)
- １、冷媒ガスを圧縮、循環する圧縮機と、前記冷媒ガス
の寒冷を発生させる少なくとも１個以上の膨張タービン
と、前記冷媒ガスの高圧側と低圧側間で熱交換を行う少
なくとも１個以上の熱交換器から成り、前記膨張タービ
ン下流に直列して超電導機器を冷却する他の冷媒を凝縮
させる凝縮熱交換器を有し、前記他の冷媒中に浸漬され
た予冷熱交換器が前記圧縮機の下流側に配置されており
、前記予冷熱交換器内を流れる前記冷媒が前記熱交換器
の低圧側入口に戻る循環経路を持つていることを特徴と
する極低温冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14899587A JPS63315868A (ja) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | 極低温冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14899587A JPS63315868A (ja) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | 極低温冷凍装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63315868A true JPS63315868A (ja) | 1988-12-23 |
Family
ID=15465349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14899587A Pending JPS63315868A (ja) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | 極低温冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63315868A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007017010A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Railway Technical Res Inst | タービン型冷凍機の冷凍能力制御方法及び装置 |
| US7197884B2 (en) * | 2004-03-01 | 2007-04-03 | Christopher Jones | Assembly and method for cryo-preservation of specimens in a cryogen-free environment |
-
1987
- 1987-06-17 JP JP14899587A patent/JPS63315868A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7197884B2 (en) * | 2004-03-01 | 2007-04-03 | Christopher Jones | Assembly and method for cryo-preservation of specimens in a cryogen-free environment |
| JP2007017010A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Railway Technical Res Inst | タービン型冷凍機の冷凍能力制御方法及び装置 |
| JP4563269B2 (ja) * | 2005-07-05 | 2010-10-13 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | タービン型冷凍機の冷凍能力制御装置 |
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