KR20120054135A - Superconducting magnet system using cryogenic refrigerator - Google Patents

Superconducting magnet system using cryogenic refrigerator Download PDF

Info

Publication number
KR20120054135A
KR20120054135A KR1020100115358A KR20100115358A KR20120054135A KR 20120054135 A KR20120054135 A KR 20120054135A KR 1020100115358 A KR1020100115358 A KR 1020100115358A KR 20100115358 A KR20100115358 A KR 20100115358A KR 20120054135 A KR20120054135 A KR 20120054135A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
superconducting magnet
thermal
thermal conductor
link
cryogenic freezer
Prior art date
Application number
KR1020100115358A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101205816B1 (en
Inventor
최연석
김동락
신동원
Original Assignee
한국기초과학지원연구원
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기초과학지원연구원 filed Critical 한국기초과학지원연구원
Priority to KR1020100115358A priority Critical patent/KR101205816B1/en
Publication of KR20120054135A publication Critical patent/KR20120054135A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101205816B1 publication Critical patent/KR101205816B1/en

Links

Images

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
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • 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
    • F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/002—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects by using magneto-caloric effects
    • F25B2321/0021—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects by using magneto-caloric effects with a static fixed magnet
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Abstract

PURPOSE: A superconductive magnet system using a cryogenic freezer is provided to improve cooling efficiency by controlling the cooling capacity of a first-stage cooling unit and a second-stage cooling unit. CONSTITUTION: A superconductive magnet system using a cryogenic freezer comprises a superconductive magnet(10), a thermal conductor(14), a cryogenic freezer(11), a thermal link(15), and a radiating shield(13). The superconductive magnet generates a magnetic field. The thermal conductor surrounds the superconductive magnet. The cryogenic freezer is heat-exchanged with the thermal conductor to cool the superconductive magnet. The thermal link selectively touches the thermal conductor and guides the heat-exchange of the cryogenic freezer and the thermal conductor. The radiating shield cuts off radiant heat flowing into the superconductive magnet.

Description

극저온 냉동기를 이용한 초전도 자석 시스템 {SUPERCONDUCTING MAGNET SYSTEM USING CRYOGENIC REFRIGERATOR}Superconducting magnet system using cryogenic freezer {SUPERCONDUCTING MAGNET SYSTEM USING CRYOGENIC REFRIGERATOR}

본 발명은 극저온 냉동기를 이용한 초전도 자석 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는, 써멀링크를 통해 초전도 자석에 대한 극저온 냉동기의 냉각효율을 극대화시킬 수 있는 초전도 자석 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a superconducting magnet system using a cryogenic freezer, and more particularly, to a superconducting magnet system capable of maximizing the cooling efficiency of a cryogenic freezer for a superconducting magnet through a thermal link.

초전도 현상은 초전도체를 임계온도 이하의 극저온으로 냉각할 때 나타나는 현상으로, 일반적으로 초전도 자석을 실현하기 위해 액체 헬륨이나 액체 질소와 같은 극저온 유체를 초전도 자석의 주변으로 순환시켜서 초전도 자석을 극저온 상태를 유지시킨다. Superconductivity is a phenomenon that occurs when the superconductor is cooled to cryogenic temperatures below the critical temperature. In general, superconducting magnets are circulated around the superconducting magnet by circulating cryogenic fluids such as liquid helium or liquid nitrogen to realize the superconducting magnet. Let's do it.

그러나, 냉매로 사용되는 액체 헬륨이나 액체 질소의 경우, 냉각에 소모되는 양만큼 다시 저장조에 보충해야 하는 불편함이 있으며, 헬륨 또는 질소 등이 순환하면서, N2, O2, CO2, 가스 등의 불순물이 생성되어 누적되므로, 상기 불순물을 제거하기 위해 주기적으로 냉각장치를 유지 보수해야 할 필요성이 발생한다. However, in the case of liquid helium or liquid nitrogen used as a refrigerant, it is inconvenient to replenish the storage tank as much as the amount consumed for cooling, and as helium or nitrogen circulates, N 2 , O 2 , CO 2 , gas, etc. Since impurities are generated and accumulated, there is a need to periodically maintain the cooling apparatus to remove the impurities.

근래에는, 액체 헬륨이나 액체 질소와 같은 극저온 유체를 초전도 자석의 주변으로 순환시키는 방법 대신 흡열원(heat sink)으로 극저온 냉동기를 채용하여 금속의 열전도성을 이용함으로써 초전도 자석을 냉각하는 전도냉각 방식이 도입되고 있다. 그러나, 상기 극저온 냉동기를 효율적으로 제어하여 초전도 자석을 냉각하는 방법에 대해서는 더 많은 연구가 요구되고 있다. In recent years, instead of circulating cryogenic fluids such as liquid helium or liquid nitrogen around the superconducting magnets, a conduction cooling method is employed to cool the superconducting magnets by employing a cryogenic freezer as a heat sink to utilize metal thermal conductivity. It is introduced. However, more research is required on how to cool the superconducting magnet by efficiently controlling the cryogenic freezer.

본 발명의 목적은 극저온 냉동기와 열전도체를 선택적으로 연결시킴으로써, 초전도 자석의 초기냉각 시간을 단축시킬 수 있는 초전도 자석 시스템을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a superconducting magnet system capable of shortening the initial cooling time of the superconducting magnet by selectively connecting the cryogenic freezer and the thermal conductor.

본 발명의 다른 목적은 1단 냉동부의 냉각용량과 2단 냉동부의 냉각용량이 동시에 초전도 자석에 적용되도록 제어함으로써 초전도 자석의 냉동효율을 증가시킬 수 있는 초전도 자석 시스템을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a superconducting magnet system capable of increasing the refrigeration efficiency of the superconducting magnet by controlling the cooling capacity of the first stage refrigeration unit and the cooling capacity of the second stage refrigeration unit to be applied to the superconducting magnet at the same time.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 냉동기를 이용한 초전도 자석 시스템은, 자기장을 생성하는 초전도 자석; 상기 초전도 자석의 외부를 둘러싸며 열전도성 물질로 이루어지는 열전도체; 상기 초전도 자석을 극저온으로 냉각하도록 상기 열전도체와 열교환하는 극저온 냉동기; 상기 열전도체와 선택적으로 접촉하여, 상기 극저온 냉동기와 열전도체 사이의 열교환을 유도하는 써멀 링크; 및 상기 초전도 자석으로 유입되는 복사열 전달을 차단하는 복사쉴드를 포함한다. Superconducting magnet system using a cryogenic freezer according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a superconducting magnet for generating a magnetic field; A thermal conductor surrounding the outside of the superconducting magnet and made of a thermally conductive material; A cryogenic freezer that exchanges heat with the thermal conductor to cool the superconducting magnet to cryogenic temperature; A thermal link selectively contacting the thermal conductor to induce heat exchange between the cryogenic freezer and the thermal conductor; And a radiation shield that blocks radiant heat transfer into the superconducting magnet.

상기 극저온 냉동기는, 상기 복사쉴드에 열적으로 연결되는 1단 냉동부; 및 상기 열전도체에 연결되며, 상기 1단 냉동부보다 상대적으로 낮은 온도로 상기 초전도 자석을 냉각시키는 2단 냉동부를 포함할 수 있다. The cryogenic freezer, a one-stage freezer that is thermally connected to the radiation shield; And a two-stage freezer connected to the thermal conductor and cooling the superconducting magnet at a temperature lower than that of the first-stage freezer.

상기 써멀링크는, 상기 열전도체의 외면에 접하며 열전도성을 갖는 고정자; 및 상기 고정자에 선택적으로 접촉가능하고, 상기 복사쉴드와 열적으로 연결되는 이동자를 포함하며, 초기 냉각시, 상기 1단 냉동부의 온도가 상기 초전도 자석의 온도보다 저온인 경우, 상기 이동자가 상기 고정자에 삽입되어 접촉하고, 상기 1단 냉동부의 온도가 상기 초전도 자석의 온도보다 고온인 경우, 상기 이동자가 상기 고정자로부터 이탈될 수 있다. The thermal link includes: a stator in contact with an outer surface of the thermal conductor and having a thermal conductivity; And a mover selectively contactable with the stator, the mover being thermally connected to the radiation shield, wherein, in the initial cooling, when the temperature of the first stage freezer is lower than the temperature of the superconducting magnet, the mover is connected to the stator. The mover may be detached from the stator when inserted and in contact with each other, when the temperature of the first stage freezer is higher than the temperature of the superconducting magnet.

상기 고정자는 상기 이동자와의 열적 접촉을 극대화하여 접촉저항을 최소화하도록 내부에 스프링루버를 구비할 수 있다. The stator may include a spring louver inside to maximize contact with the mover to minimize contact resistance.

상기 써멀링크는, 상기 이동자의 일단에 결합하여 길이방향으로 연장하는 링크; 및 상기 링크의 말단에 연결되며, 지렛대 작용을 통해 상기 링크 및 이동자의 이동을 제어하는 레버를 더 포함할 수 있다. The thermal link is coupled to one end of the mover extending in the longitudinal direction; And a lever connected to the end of the link and controlling the movement of the link and the mover through a lever action.

본 발명의 초전도 자석 시스템은 극저온 냉동기와 열전도체를 선택적으로 연결하여, 초전도 자석의 초기냉각 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다. The superconducting magnet system of the present invention has the effect of selectively connecting the cryogenic freezer and the thermal conductor, thereby reducing the initial cooling time of the superconducting magnet.

또한, 본 발명의 초전도 자석 시스템은 극저온 냉동기를 구성하는 1단 냉동부의 냉각용량과 2단 냉동부의 냉각용량이 동시에 초전도 자석에 적용되도록 제어함으로써 초전도 자석의 냉동효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, the superconducting magnet system of the present invention has the effect of increasing the cooling capacity of the superconducting magnet by controlling the cooling capacity of the first stage refrigeration unit and the second stage refrigeration unit of the cryogenic freezer to be applied to the superconducting magnet at the same time.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 자석 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 복사쉴드와 초전도 자석의 초기냉각 곡선을 도시한 그래프이다. 1 is a view schematically showing a superconducting magnet system according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph illustrating an initial cooling curve of a radiation shield and a superconducting magnet.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 극저온 냉동기를 이용한 초전도 자석 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a superconducting magnet system using a cryogenic freezer according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전도 자석 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing a superconducting magnet system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 초전도 자석 시스템은 초전도 자석(10), 극저온 냉동기(11), 진공용기(12), 복사쉴드(13), 열전도체(14) 및 써멀링크(15)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the superconducting magnet system of the present invention includes a superconducting magnet 10, a cryogenic freezer 11, a vacuum vessel 12, a radiation shield 13, a thermal conductor 14 and a thermal link 15. do.

초전도 자석(10)은 초전도 선재를 이용하여 제조되며, 극저온으로 냉각시 초전도 특성을 나타낸다. The superconducting magnet 10 is manufactured using a superconducting wire, and exhibits superconducting properties when cooled to cryogenic temperatures.

극저온 냉동기(11)는 초전도 자석(10)을 극저온으로 냉각하기 위해 열전도체(14)와 열교환하며, 극저온 냉동기(11)의 냉각용량에 따라 초전도 자석(10)이 극저온으로 냉각된다. 극저온 냉동기(11)는 2단으로 구성될 수 있으며, 1단 냉동부(11a)와 2단 냉동부(11b)가 극저온 냉동기(11)의 길이방향을 따라 상하로 배치될 수 있다. The cryogenic refrigerator 11 exchanges heat with the heat conductor 14 to cool the superconducting magnet 10 to cryogenic temperature, and the superconducting magnet 10 is cooled to cryogenic temperature according to the cooling capacity of the cryogenic refrigerator 11. The cryogenic freezer 11 may be configured in two stages, and the first stage freezer 11a and the second stage freezer 11b may be disposed up and down along the longitudinal direction of the cryogenic freezer 11.

1단 냉동부(11a)는 복사쉴드(13)와 열적으로 연결되며, 상온에서 초전도 자석(10)으로 유입되는 복사열 전달을 차단시킨다. 2단 냉동부(11b)는 열전도체(14)에 연결되며, 1단 냉동부(11a)보다 상대적으로 낮은 온도, 예를 들어, 4K로 상기 초전도 자석(10)을 냉각시킨다. 여기서, 극저온 냉동기(11)의 1단 및 2단 냉동부(11a, 11b)는 자기장 내에서 냉각성능이 저하되므로, 자기장을 생성하고 있는 초전도 자석(10)으로부터 소정 거리 이상 이격되어야 한다. The first stage refrigeration unit (11a) is thermally connected to the radiation shield 13, to block the radiant heat transfer flowing into the superconducting magnet (10) at room temperature. The second stage refrigeration unit 11b is connected to the thermal conductor 14 and cools the superconducting magnet 10 at a temperature relatively lower than that of the first stage refrigeration unit 11a, for example, 4K. Here, since the cooling performance of the first and second stage freezers 11a and 11b of the cryogenic freezer 11 is lowered in the magnetic field, the first and second stage freezers 11a and 11b should be spaced apart from the superconducting magnet 10 generating the magnetic field by a predetermined distance or more.

진공용기(12)는 1단 냉동부(11a), 2단 냉동부(11b), 복사쉴드(13), 열전도체(14) 등을 내부에 장착하며, 써멀링크(15)의 링크(17)가 상하로 이동할 수 있도록 소정 영역에 개구가 형성된다. The vacuum container 12 mounts a one-stage freezing section 11a, a two-stage freezing section 11b, a radiation shield 13, a thermal conductor 14, and the like, and links 17 of the thermal link 15. An opening is formed in a predetermined area so that it can move up and down.

복사쉴드(13)는 극저온 냉동기(11)의 1단 냉동부(11a)와 열적으로 연결되며, 1단 냉동부(11a)와의 열교환을 통해 초전도 자석(10)으로 유입되는 복사열 전달을 차단한다. The radiation shield 13 is thermally connected to the first stage refrigeration unit (11a) of the cryogenic freezer (11), and blocks the heat transfer to the superconducting magnet (10) through heat exchange with the first stage refrigeration unit (11a).

열전도체(14)는 초전도 자석(10)의 외부를 둘러싸며 열전도성 물질로 이루어진다. 이에 따라, 2단 냉동부(11b)와 열교환을 통해 초전도 자석(10)의 냉각 상태를 유지시킨다. The thermal conductor 14 surrounds the outside of the superconducting magnet 10 and is made of a thermally conductive material. Accordingly, the cooling state of the superconducting magnet 10 is maintained through heat exchange with the two-stage freezing section 11b.

써멀링크(15)는 열전도체(14)와 선택적으로 접촉하여, 극저온 냉동기(11)와 열전도체(14) 사이의 열교환을 유도한다. The thermal link 15 selectively contacts the thermal conductor 14 to induce heat exchange between the cryogenic freezer 11 and the thermal conductor 14.

써멀링크(15)의 구조에 대한 설명에 앞서 우선 복사쉴드(13)와 초전도 자석(10)의 초기냉각 곡선을 도시한 도 2를 살펴본다. Prior to the description of the structure of the thermal link 15, a first look at Figure 2 showing the initial cooling curve of the radiation shield 13 and the superconducting magnet 10.

도 2를 참조하면, 1단 및 2단 냉동부(11a, 11b)를 구비한 극저온 냉동기(11)를 이용하여 초전도 자석(10)을 냉각 시, 극저온 냉동기(11)의 특성으로 인해 1단 냉동부(11a)에 연결되어 있는 복사쉴드(13)의 온도가 먼저 하락하여, 약 40K 부근에서 정상화가 이루어진다. 한편, 2단 냉동부(11b)에 연결되어 있는 초전도 자석(10)은 복사쉴드(13)가 정상화된 이후에도 계속 온도가 하락하여 약 4K 부근에 도달한다. 이는 1단 냉동부(11a)의 냉각용량이 약 40K에 맞춰져 있고, 2단 냉동부(11b)의 냉각용량은 약 4K에 맞춰져 있기 때문이다. Referring to FIG. 2, when the superconducting magnet 10 is cooled by using the cryogenic freezer 11 having the first and second stage freezers 11a and 11b, one-stage freezing is performed due to the characteristics of the cryogenic freezer 11. The temperature of the radiation shield 13 connected to the portion 11a drops first, and normalizes around 40K. On the other hand, the superconducting magnet 10 connected to the two-stage freezing section 11b continues to drop to about 4K even after the radiation shield 13 is normalized. This is because the cooling capacity of the first stage freezing section 11a is set to about 40K, and the cooling capacity of the second stage freezing section 11b is set to about 4K.

상기와 같이 초전도 자석(10)의 온도가 상온에서 4K까지 떨어지는 시간을 초기냉각 시간이라 하며, 40K 부근까지 1단 냉동부(11a)와 2단 냉동부(11b)의 냉각용량을 같이 사용하면, 초전도 자석(10)의 초기냉각 시간을 단축시킬 수 있다. As described above, the time when the temperature of the superconducting magnet 10 drops from room temperature to 4K is referred to as an initial cooling time. When the cooling capacity of the first stage freezing unit 11a and the second stage freezing unit 11b are used together to about 40K, The initial cooling time of the superconducting magnet 10 can be shortened.

초전도 자석(10)의 초기냉각 시간 단축을 위해 본 발명의 써멀링크(15)는 선택적으로 1단 냉동부(11a)와 열전도체(14)를 연결시킨다. In order to shorten the initial cooling time of the superconducting magnet 10, the thermal link 15 of the present invention selectively connects the first stage refrigeration unit 11a and the heat conductor 14.

구체적으로, 써멀링크(15)는, 열전도체(14)의 외면에 접하며 열전도성을 갖는 고정자(15b)와, 고정자(15b)에 선택적으로 접촉가능하고, 복사쉴드(13)와 열적으로 연결되는 이동자(15a)를 구비한다. 초전도 자석(10)의 초기 냉각시, 1단 냉동부(11a)의 온도가 초전도 자석(10)의 온도보다 저온인 경우, 이동자(15a)가 고정자(15b)에 삽입되어 접촉하고, 1단 냉동부(11a)의 온도가 초전도 자석(10)의 온도보다 고온인 경우, 이동자(15a)가 고정자(15b)로부터 이탈하도록 제어된다. Specifically, the thermal link 15 is in contact with the outer surface of the thermal conductor 14 and selectively contact the stator 15b and the stator 15b having a thermal conductivity, and is thermally connected to the radiation shield 13. The mover 15a is provided. In the initial cooling of the superconducting magnet 10, when the temperature of the first stage freezing section 11a is lower than the temperature of the superconducting magnet 10, the mover 15a is inserted into the stator 15b to be in contact with each other, and the first stage of freezing is performed. When the temperature of the portion 11a is higher than the temperature of the superconducting magnet 10, the mover 15a is controlled to deviate from the stator 15b.

여기서, 이동자(15a)와 복사쉴드(13)는 열전도성 탄성 재료에 의해 연결될 수 있으며, 이동자(15a)가 고정자(15b)에 삽입되면, 차례로 1단 냉동부(11a), 복사쉴드(13), 열전도성 탄성 재료, 이동자(15a), 고정자(15b), 열전도체(14), 초전도 자석(10)이 열적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 1단 냉동부(11a) 및 2단 냉동부(11b)의 냉각용량이 초전도 자석(10)에 동시에 적용될 수 있다. Here, the mover 15a and the radiation shield 13 may be connected by a thermally conductive elastic material. When the mover 15a is inserted into the stator 15b, the first stage freezing unit 11a and the radiation shield 13 are sequentially formed. The thermally conductive elastic material, the mover 15a, the stator 15b, the thermal conductor 14, and the superconducting magnet 10 may be thermally connected. Accordingly, the cooling capacity of the first stage freezing unit 11a and the second stage freezing unit 11b may be applied to the superconducting magnet 10 at the same time.

또한, 써멀링크(15)의 고정자(15b) 내부에는 이동자(15a)와의 열적 접촉을 극대화하여 접촉저항을 최소화하도록 스프링루버(16)가 구비될 수 있다. In addition, a spring louver 16 may be provided in the stator 15b of the thermal link 15 to maximize the thermal contact with the mover 15a to minimize the contact resistance.

한편, 써멀링크(15)는 이동자(15a)의 일단에 결합하여 길이방향으로 연장하는 링크(17)와, 링크(17)의 말단에 연결되며 지렛대 작용을 통해 링크(17) 및 이동자(15a)의 이동을 제어하는 레버(18)를 더 포함할 수 있다. 링크(17)는 열전도도가 낮은 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 주름관(19)의 내부에서 상하로 이동할 수 있다. On the other hand, the thermal link 15 is coupled to one end of the mover (15a) extending in the longitudinal direction, and is connected to the end of the link 17, the link 17 and the mover (15a) through the lever action It may further include a lever 18 for controlling the movement of. The link 17 is preferably made of a material having low thermal conductivity and may move up and down within the corrugated pipe 19.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And additions should be considered as falling within the scope of the following claims.

10: 초전도 자석
11: 극저온 냉동기
11a: 1단 냉동부
11b: 2단 냉동부
12: 진공용기
13: 복사쉴드
14: 열전도체
15: 써멀링크
15a: 이동자
15b: 고정자
16: 스프링루버
17: 링크
18: 레버
19: 주름관10: superconducting magnet
11: cryogenic freezer
11a: 1st stage freezer
11b: two-stage freezer
12: vacuum container
13: copy shield
14: thermal conductor
15: Thermal Link
15a: mover
15b: stator
16: spring louver
17: link
18: lever
19: corrugated pipe

Claims (5)

자기장을 생성하는 초전도 자석;
상기 초전도 자석의 외부를 둘러싸며 열전도성 물질로 이루어지는 열전도체;
상기 초전도 자석을 극저온으로 냉각하도록 상기 열전도체와 열교환하는 극저온 냉동기;
상기 열전도체와 선택적으로 접촉하여, 상기 극저온 냉동기와 열전도체 사이의 열교환을 유도하는 써멀 링크; 및
상기 초전도 자석으로 유입되는 복사열 전달을 차단하는 복사쉴드를 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 냉동기를 이용한 초전도 자석 시스템. Superconducting magnets generating magnetic fields;
A thermal conductor surrounding the outside of the superconducting magnet and made of a thermally conductive material;
A cryogenic freezer that exchanges heat with the thermal conductor to cool the superconducting magnet to cryogenic temperature;
A thermal link selectively contacting the thermal conductor to induce heat exchange between the cryogenic freezer and the thermal conductor; And
A superconducting magnet system using a cryogenic freezer, characterized in that it comprises a radiation shield to block the radiant heat transfer flowing into the superconducting magnet. 제 1 항에 있어서, 상기 극저온 냉동기는,
상기 복사쉴드에 열적으로 연결되는 1단 냉동부; 및
상기 열전도체에 연결되며, 상기 1단 냉동부보다 상대적으로 낮은 온도로 상기 초전도 자석을 냉각시키는 2단 냉동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 냉동기를 이용한 초전도 자석 시스템. According to claim 1, wherein the cryogenic freezer,
A first stage refrigeration unit thermally connected to the radiation shield; And
A superconducting magnet system using a cryogenic freezer comprising a two-stage freezer connected to the thermal conductor and cooling the superconducting magnet to a temperature lower than that of the first stage freezing unit. 제 2 항에 있어서, 상기 써멀링크는,
상기 열전도체의 외면에 접하며 열전도성을 갖는 고정자; 및
상기 고정자에 선택적으로 접촉가능하고, 상기 복사쉴드와 열적으로 연결되는 이동자를 포함하며, 초기 냉각시, 상기 1단 냉동부의 온도가 상기 초전도 자석의 온도보다 저온인 경우, 상기 이동자가 상기 고정자에 삽입되어 접촉하고, 상기 1단 냉동부의 온도가 상기 초전도 자석의 온도보다 고온인 경우, 상기 이동자가 상기 고정자로부터 이탈되는 것을 특징으로 하는 극저온 냉동기를 이용한 초전도 자석 시스템. The method of claim 2, wherein the thermal link,
A stator in contact with an outer surface of the thermal conductor and having a thermal conductivity; And
And a mover selectively contactable with the stator and thermally connected to the radiation shield, and upon initial cooling, when the temperature of the first stage refrigeration is lower than the temperature of the superconducting magnet, the mover is inserted into the stator. And the contactor is separated from the stator when the temperature of the first stage refrigeration unit is higher than the temperature of the superconducting magnet. 제 3 항에 있어서, 상기 고정자는 상기 이동자와의 열적 접촉을 극대화하여 접촉저항을 최소화하도록 내부에 스프링루버를 구비하는 것을 특징으로 하는 극저온 냉동기를 이용한 초전도 자석 시스템. 4. The superconducting magnet system according to claim 3, wherein the stator includes a spring louver inside to maximize contact with the mover to minimize contact resistance. 제 3 항에 있어서, 상기 써멀링크는,
상기 이동자의 일단에 결합하여 길이방향으로 연장하는 링크; 및
상기 링크의 말단에 연결되며, 지렛대 작용을 통해 상기 링크 및 이동자의 이동을 제어하는 레버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 냉동기를 이용한 초전도 자석 시스템. The method of claim 3, wherein the thermal link,
A link extending in the longitudinal direction by coupling to one end of the mover; And
A superconducting magnet system using a cryogenic freezer, further comprising a lever connected to the end of the link and controlling the movement of the link and the mover through a lever action.
KR1020100115358A 2010-11-19 2010-11-19 Superconducting magnet system using cryogenic refrigerator KR101205816B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100115358A KR101205816B1 (en) 2010-11-19 2010-11-19 Superconducting magnet system using cryogenic refrigerator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100115358A KR101205816B1 (en) 2010-11-19 2010-11-19 Superconducting magnet system using cryogenic refrigerator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120054135A true KR20120054135A (en) 2012-05-30
KR101205816B1 KR101205816B1 (en) 2012-11-28

Family

ID=46270058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100115358A KR101205816B1 (en) 2010-11-19 2010-11-19 Superconducting magnet system using cryogenic refrigerator

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101205816B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014038743A1 (en) * 2012-09-04 2014-03-13 한국기초과학지원연구원 Double cool air support port for mass spectrometer and cooling device using same
WO2014069726A1 (en) * 2012-11-01 2014-05-08 한국기초과학지원연구원 High magnetic field measurement system comprising extremely low temperature stage, and method for controlling same
KR20160086682A (en) 2015-01-12 2016-07-20 한국전기연구원 Conduction Cooled Superconducting Magnet Cooling Structure

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1026427A (en) * 1996-07-12 1998-01-27 Hitachi Ltd Cooler
JP3418949B2 (en) * 1997-08-28 2003-06-23 住友重機械工業株式会社 Cryostat thermal switch device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014038743A1 (en) * 2012-09-04 2014-03-13 한국기초과학지원연구원 Double cool air support port for mass spectrometer and cooling device using same
WO2014069726A1 (en) * 2012-11-01 2014-05-08 한국기초과학지원연구원 High magnetic field measurement system comprising extremely low temperature stage, and method for controlling same
KR20160086682A (en) 2015-01-12 2016-07-20 한국전기연구원 Conduction Cooled Superconducting Magnet Cooling Structure

Also Published As

Publication number Publication date
KR101205816B1 (en) 2012-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20090293504A1 (en) Refrigeration installation having a warm and a cold connection element and having a heat pipe which is connected to the connection elements
US20090217674A1 (en) Magnetic material for magnetic refrigeration apparatus, amr bed, and magnetic refrigeration apparatus
CN101344344A (en) Heat pipe semiconductor refrigeration and cold accumulation system
KR101205816B1 (en) Superconducting magnet system using cryogenic refrigerator
US20090086386A1 (en) Fault current limiter
JP2006324325A (en) Super-conducting magnet apparatus
CN104335375A (en) Cooling container
JP5289784B2 (en) Refrigerator integrated cryogenic container
JP2009270736A (en) Cryogenic device
JP2009516354A (en) Superconducting cable cooling system
WO2013085181A1 (en) Cooling system for superconductive magnets
US7174737B2 (en) Refrigeration plant for parts of installation, which are to be chilled
CN103245125A (en) Heat conversion device, system and method
CN114520086A (en) Low-temperature cooling device and cooling system of dry superconducting magnet and operation method of cooling system
JP5959062B2 (en) Current lead device
Yoshida et al. Consideration of sub-cooled LN2 circulation system for HTS power machines
JP2008267735A (en) Pulse tube cryocooler
CN217110640U (en) Ultra-low temperature differential shrinkage thermal switch
WO2005043561A2 (en) Cryogenic compressor enclosure device and method
JP4372028B2 (en) Low temperature holding device and maintenance method thereof
KR20130035755A (en) Decompression pumping system for hts power cable and cooling method for using the same
WO1997011472A1 (en) Superconducting magnet system
Uhlig Cryogen-free dilution refrigerator with separate 1K cooling circuit.
JPH04335991A (en) Loop type heat pipe
KR20230139118A (en) Superconducting current fault limiter with direct cooling structure

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151103

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161116

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171103

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181121

Year of fee payment: 7