JP2854424B2 - Cryogenic cooling device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、極低温冷却装置に関
し、例えば超電導コイルを冷却する冷却システムに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cryogenic cooling device, for example, a cooling system for cooling a superconducting coil.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の極低温冷却装置として、磁気浮上
式鉄道用の超電導コイルとそれを収納する極低温容器を
例として説明する。図6は文献(電気学会,リニアドラ
イブ研究会資料,1988年4月26日,第27頁)に
掲載された磁気浮上式鉄道用の超電導マグネットを一部
切り欠いて示す斜視図である。図において、3は超電導
コイルと冷媒である液体ヘリウムを納めた内槽、15は
内槽3に液体ヘリウムを供給するための液体ヘリウム
槽、13は内槽3及び液体ヘリウム槽15を覆う熱シー
ルド板、16は超電導コイルを永久電流モードで運転す
るための永久電流スイッチ、17は内槽3を断熱的に支
持する荷重支持材、18は内槽3,液体ヘリウム槽1
5,熱シールド板13,永久電流スイッチ16,荷重支
持材17等の各構成物を収納した外槽、つまり極低温真
空容器である。19は矢印A方向のように液体窒素槽
(図示せず)から液体窒素ポンプにより液体窒素を供給
するための冷却配管である。2. Description of the Related Art As a conventional cryogenic cooling device, a superconducting coil for a magnetically levitated railway and a cryogenic container accommodating the coil will be described as an example. FIG. 6 is a partially cutaway perspective view showing a superconducting magnet for a magnetically levitated railway disclosed in a document (IEEE, Linear Drive Workshop, April 27, 1988, page 27). In the figure, 3 is an inner tank containing a superconducting coil and liquid helium as a refrigerant, 15 is a liquid helium tank for supplying liquid helium to the inner tank 3, and 13 is a heat shield covering the inner tank 3 and the liquid helium tank 15. Plate, 16 is a permanent current switch for operating the superconducting coil in the permanent current mode, 17 is a load supporting member for supporting the inner tank 3 insulated, 18 is the inner tank 3, the liquid helium tank 1
5, an outer tank containing components such as the heat shield plate 13, the permanent current switch 16, and the load support member 17, that is, a cryogenic vacuum vessel. Reference numeral 19 denotes a cooling pipe for supplying liquid nitrogen from a liquid nitrogen tank (not shown) by a liquid nitrogen pump as indicated by an arrow A.
【0003】このように構成されている超電導マグネッ
トの動作について、主に冷却装置に関して説明する。内
槽3には超電導コイルが収められており、これと共に超
電導コイルを超電導状態に維持するためヘリウム槽15
より供給された液体ヘリウムが満たされている。この超
電導コイルは図示されていない励磁電源により電流を供
給され、永久電流スイッチ16を利用することにより永
久電流モードで運転される。超電導コイル及び永久電流
スイッチ16を運転するには超電導状態を保持する必要
がある。そのためには内槽3への外部からの熱侵入を極
力減らす必要があり、多くの対策が採られている。[0003] The operation of the superconducting magnet thus configured will be described mainly with respect to a cooling device. A superconducting coil is housed in the inner tank 3, and a helium tank 15 for keeping the superconducting coil in a superconducting state.
The liquid helium supplied is full. The superconducting coil is supplied with current from an exciting power supply (not shown), and is operated in a permanent current mode by using a permanent current switch 16. To operate the superconducting coil and the permanent current switch 16, it is necessary to maintain the superconducting state. For this purpose, it is necessary to minimize the intrusion of heat from the outside into the inner tank 3, and many measures have been taken.
【0004】内槽3は通常4.2度K程度であり、ヘリ
ウム槽15は80度K程度、外槽18は300度K程度
になる。外部からの熱侵入に対する対策としては、例え
ば、断熱荷重支持材17の採用に加えて熱シールド板1
3の設置である。断熱荷重支持材17は外槽18から内
槽3への熱伝導による熱侵入を低減するための対策であ
り、熱シールド板13は同じく熱ふく射による熱侵入を
低減するための対策である。この熱シールド板13は通
常液体窒素温度、即ち1気圧下で77.3度K程度に冷
却されるが、この従来例では冷却配管19に液体窒素を
通ずることにより液体窒素温度近傍に維持する方式とし
ている。つまり、冷却配管19は図示されていない液体
窒素槽から導かれており、この装置では液体窒素槽に取
り付けられた液体窒素ポンプにより冷却配管19内に液
体窒素を強制循環させ、熱シールド板13を液体窒素温
度近傍に維持するようにしている。もちろん熱シールド
板13にも外槽18からの熱ふく射が存在するが、その
熱侵入量を液体ヘリウムより安価な液体窒素により賄う
というのがこの種の超電導マグネットを製作する際の基
本的な設計思想といえる。The inner tank 3 is usually about 4.2 K, the helium tank 15 is about 80 K, and the outer tank 18 is about 300 K. As a countermeasure against heat intrusion from the outside, for example, in addition to employing the heat-insulating load supporting member 17, the heat shield plate 1 may be used.
3 installations. The heat-insulating load supporting member 17 is a measure for reducing heat intrusion due to heat conduction from the outer tank 18 to the inner tank 3, and the heat shield plate 13 is also a measure for reducing heat intrusion due to heat radiation. The heat shield plate 13 is normally cooled to the temperature of liquid nitrogen, that is, about 77.3 degrees K under one atmosphere. In this conventional example, the liquid nitrogen is passed through the cooling pipe 19 to maintain the temperature near the liquid nitrogen temperature. And That is, the cooling pipe 19 is led from a liquid nitrogen tank (not shown). In this device, liquid nitrogen is forcibly circulated in the cooling pipe 19 by a liquid nitrogen pump attached to the liquid nitrogen tank, and the heat shield plate 13 is The temperature is maintained near the temperature of liquid nitrogen. Of course, heat radiation from the outer tank 18 also exists in the heat shield plate 13, but the amount of heat penetration is covered by liquid nitrogen which is cheaper than liquid helium. It can be called thought.
【0005】従来装置では、上記のようにして超電導コ
イルを収めた内槽3と液体ヘリウム槽15への熱侵入低
減化を図っているが、それでも熱侵入がゼロとなること
は絶対にない。従って液体ヘリウムは徐々に蒸発し、蒸
発分を補うため通常新たな液体ヘリウムを再注液する
か、あるいはヘリウム冷凍機により再凝縮するという処
置が採られている。In the conventional apparatus, the heat intrusion into the inner tank 3 containing the superconducting coil and the liquid helium tank 15 is reduced as described above, but the heat intrusion never becomes zero. Therefore, liquid helium evaporates gradually, and a measure is usually taken to re-inject new liquid helium or to recondense the liquid helium with a helium refrigerator in order to compensate for the evaporation.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の極低温冷却装置
は以上のように構成されており、液体ヘリウムを再注液
する場合には、外気から液体ヘリウム槽15内に水分や
不純ガスが混入しないような工夫が必要となり、加えて
その都度注液作業をしなければならないという問題点が
あった。また再凝縮する場合には、凝縮器をガス相に設
置しなければならず、それには液体ヘリウム槽15を必
ず内槽3の上部に置かなくてはならないという制約があ
り、さらに通常の凝縮は体積力対流凝縮であり決して大
きな熱伝達率が得られる伝熱形態ではないという問題点
があった。The conventional cryogenic cooling apparatus is configured as described above. When liquid helium is re-injected, moisture or impurity gas is mixed into the liquid helium tank 15 from outside air. In addition, there is a problem that a device must be devised so as not to do so, and in addition, the injection operation must be performed each time. In the case of recondensing, the condenser must be installed in the gas phase, and there is a restriction that the liquid helium tank 15 must be always placed above the inner tank 3. There was a problem that it was a body force convection condensation, and was not a heat transfer form that could obtain a large heat transfer coefficient.
【0007】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたもので、注液作業が必要なく、冷凍機
の寒冷発生部及び熱負荷部における熱の授受を効率良く
行える極低温冷却装置を得ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and does not require a liquid injection operation, and can efficiently transfer heat in a cold generating section and a heat load section of a refrigerator. The purpose is to obtain a cooling device.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明に係る極低温冷
却装置は、単相流体を収容する受熱貯槽と受冷貯槽、こ
の貯槽内の単相流体が内部を流動できるように貯槽間を
連結する連結パイプ、この連結パイプ内の単相流体を周
期的に振動させる駆動機構、受熱貯槽内に収容された超
電導コイル、受冷貯槽内の単相流体を冷却する冷却部を
備え、駆動機構によって単相流体を一方の貯槽内から他
方の貯槽内に入り込むことなく連結パイプの範囲内で周
期的に往復流動させることによって熱を移送して極低温
とするようにしたものである。A cryogenic cooling apparatus according to the present invention connects a heat receiving storage tank and a cooling receiving storage tank for storing a single-phase fluid, and connects the storage tanks so that the single-phase fluid in the storage tank can flow inside. Connecting pipe, a driving mechanism for periodically vibrating the single-phase fluid in the connecting pipe, a superconducting coil housed in the heat-receiving storage tank, a cooling unit for cooling the single-phase fluid in the cold-receiving storage tank, and a driving mechanism. The heat is transferred to a cryogenic temperature by causing a single-phase fluid to periodically reciprocate within the range of the connecting pipe without entering the storage tank from the other storage tank.
【0009】また、単相流体を収容する受熱貯槽と受冷
貯槽、この貯槽内の単相流体が内部を流動できるように
貯槽間を連結する連結パイプ、この連結パイプ内の単相
流体を周期的に振動させる駆動機構、受熱貯槽に包囲さ
れた超電導コイル、受冷貯槽内の単相流体を冷却する冷
却部を備えたものである。Further, a heat receiving storage tank and a cold receiving storage tank for storing a single-phase fluid, a connecting pipe for connecting the storage tanks so that the single-phase fluid in the storage tank can flow through the inside, and a single-phase fluid in the connecting pipe for periodicity. A cooling mechanism for cooling the single-phase fluid in the cold storage tank.
【0010】また、駆動機構は冷凍機の駆動機構とする
と共に冷却部は上記冷凍機の寒冷発生部としたものであ
る。The drive mechanism is a drive mechanism for the refrigerator and the cooling section is a cold generation section of the refrigerator.
【0011】また、貯槽間を連結する連結パイプを2本
備え、駆動機構は上記2本の連結パイプ内の単相流体を
交互に周期的に振動させるようにしている。Further, two connecting pipes for connecting the storage tanks are provided, and the drive mechanism is configured to periodically and alternately vibrate the single-phase fluid in the two connecting pipes.
【0012】[0012]
【作用】この発明による極低温冷却装置では、連結パイ
プ即ちドリームパイプと呼ばれる熱輸送管を極低温容器
の冷却手段として利用している。このドリームパイプに
より熱負荷部で受けた熱と寒冷発生部で生じた寒冷とを
熱交換させて、排熱冷却することができる。また熱負荷
部、寒冷発生部と冷媒との熱授受は冷媒の強制流動によ
る対流熱伝達によって支配されることから、効率良く超
電導コイルあるいは熱シールド部の冷却が可能となる。
従って初期注液以外には冷媒の注液作業が必要ない。In the cryogenic cooling apparatus according to the present invention, a heat transfer pipe called a connecting pipe or a dream pipe is used as a cooling means for the cryogenic vessel. With this dream pipe, the heat received at the heat load section and the cold generated at the cold generating section are exchanged with each other, so that the exhaust heat can be cooled. Further, heat transfer between the heat load unit and the cold generating unit and the refrigerant is governed by convective heat transfer due to forced flow of the refrigerant, so that the superconducting coil or the heat shield unit can be efficiently cooled.
Therefore, there is no need to perform a refrigerant injection operation other than the initial injection.
【0013】[0013]
【実施例】実施例1.以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図1はこの発明の一実施例による極低
温冷却装置を示す構成図である。図において、1は超電
導コイル、2は単相流体である液体ヘリウム、3は超電
導コイル1と液体ヘリウム2を収めた内槽つまり受熱貯
槽、4は連結パイプで例えばドリームパイプ部、5は例
えばピストンのような駆動機構、5aはピストン5と連
結されたシャフト、5bは低温シール、6は冷却部で、
例えばヘリウム冷凍機の寒冷発生部、7は受冷貯槽、8
は流体の逃げ用パイプである。ドリームパイプ部4の長
手方向の長さは例えば1m程度とし、各貯槽3,7及び
ドリ−ムパイプ部4はステンレスやエポキシ系の樹脂な
どで構成している。[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a cryogenic cooling device according to one embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a superconducting coil, 2 is liquid helium which is a single-phase fluid, 3 is an inner tank containing the superconducting coil 1 and liquid helium 2, that is, a heat receiving storage tank, 4 is a connecting pipe, for example, a dream pipe section, and 5 is, for example, a piston. 5a is a shaft connected to the piston 5, 5b is a low-temperature seal, 6 is a cooling unit,
For example, a cold generating section of a helium refrigerator, 7 is a cold storage tank, 8
Is a fluid escape pipe. The length of the dream pipe section 4 in the longitudinal direction is, for example, about 1 m, and each of the storage tanks 3 and 7 and the dream pipe section 4 are made of stainless steel or epoxy resin.
【0014】次にこのように構成された超電導マグネッ
トにおける超電導コイルの冷却動作について説明する。
超電導コイル1及び内槽3は、どのように断熱設計して
も幾ばくかの熱損失が存在する。例えば、超電導コイル
1では接続部におけるロスや電磁力などで超電導線が動
く時の摩擦熱、内槽3では断熱支持材(図1では図示せ
ず)を通じての伝導による熱侵入などである。従って、
内槽3内の液体ヘリウム2が過冷却状態であれば、これ
らの発熱や熱侵入により液体ヘリウム2の温度は上昇す
る。一方、受冷貯槽7では、寒冷発生部6により冷却さ
れ受熱貯槽3に比べ温度は低くなっている。これら2つ
の貯槽間の均冷化を図るのがドリームパイプ部4であ
る。Next, the cooling operation of the superconducting coil in the superconducting magnet thus configured will be described.
Regardless of how the superconducting coil 1 and the inner tank 3 are designed to be thermally insulated, there is some heat loss. For example, in the superconducting coil 1, frictional heat is generated when the superconducting wire moves due to loss or electromagnetic force at a connection portion, and heat intrusion occurs in the inner tank 3 due to conduction through a heat insulating support member (not shown in FIG. 1). Therefore,
If the liquid helium 2 in the inner tank 3 is in a supercooled state, the temperature of the liquid helium 2 rises due to these heat generation and heat intrusion. On the other hand, the temperature of the cold storage tank 7 is lower than that of the heat receiving storage tank 3 by being cooled by the cold generating unit 6. It is the dream pipe section 4 that equalizes the temperature between these two storage tanks.
【0015】このドリームパイプ部4の基本原理につい
ては、例えば日本機械学会誌、第90巻、第824号、
第991頁に記載されている。簡単に言えば、基本構成
として、極低温貯槽を少なくとも2つ設け、これらの貯
槽を冷媒が流動可能な連結管にて接続し、一方の貯槽に
超電導コイルあるいはサーマルアンカなどの熱負荷部を
設け、他方の貯槽に寒冷発生部を設けたものである。The basic principle of the dream pipe section 4 is described in, for example, Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers, Vol. 90, No. 824,
It is described on page 991. Briefly, as a basic configuration, at least two cryogenic storage tanks are provided, these storage tanks are connected by a connecting pipe through which a refrigerant can flow, and a heat load unit such as a superconducting coil or a thermal anchor is provided in one of the storage tanks. The other storage tank is provided with a cold generation part.
【0016】ドリームパイプ部4は直径が数mm程度の
細長い管であれば良い。そして液体ヘリウムをドリーム
パイプ部4内において、例えばコンマ数Hz〜数十Hz
の周波数で図の左右方向に周期的に振動させれば良い。
その駆動源が5のピストン機構であり、これを往復動さ
せれば液体ヘリウム2に所望の振動を与えられる。液体
ヘリウム2を周期的に振動させる時の流体の逃げ部が逃
げ用パイプ8である。液体ヘリウム2はドリームパイプ
部4内でのみ流動していれば良く、受冷貯槽7内の液体
ヘリウムを受熱貯槽3内まで送る必要はない。つまり振
幅はドリームパイプ部4の長さ以下、例えばドリームパ
イプ部4の中央付近でその長さの1/3程度で振動して
いれば良い。このような流動振幅を液体ヘリウム2に与
えることにより受熱貯槽3と受冷貯槽7との熱交換を極
めて良く行え、効率良く両貯槽の均冷化が図れることに
なる。ドリームパイプ部4の熱輸送度は条件次第ではヒ
ートパイプの数百倍にも達する。加えて受熱貯槽3内で
の超電導コイル1と液体ヘリウム2との熱交換、及び受
冷貯槽7内での液体ヘリウム2と寒冷発生部7との熱交
換が、それぞれの貯槽3,7内で液体ヘリウム2が流動
しているので、静止している場合に比べ効果的に行え
る。The dream pipe section 4 may be an elongated pipe having a diameter of about several mm. And in dream pipe section 4 a liquid helium, for example several tenths of Hz~ tens Hz
What is necessary is to oscillate periodically in the left-right direction of the figure at this frequency.
The driving source is a piston mechanism 5, and a desired vibration can be given to the liquid helium 2 by reciprocating the piston mechanism. The escape portion of the fluid when the liquid helium 2 is vibrated periodically is the escape pipe 8. The liquid helium 2 only needs to flow in the dream pipe section 4, and there is no need to send the liquid helium in the cold storage tank 7 to the heat receiving storage tank 3. That is, it is sufficient that the amplitude oscillates at or below the length of the dream pipe section 4, for example, about 1/3 of the length near the center of the dream pipe section 4. By giving such a flow amplitude to the liquid helium 2, the heat exchange between the heat receiving storage tank 3 and the cold receiving storage tank 7 can be performed extremely well, and the uniform cooling of both storage tanks can be achieved efficiently. The degree of heat transport of the dream pipe portion 4 reaches several hundred times that of the heat pipe depending on the conditions. In addition, heat exchange between the superconducting coil 1 and the liquid helium 2 in the heat receiving storage tank 3 and heat exchange between the liquid helium 2 and the cold generating part 7 in the cold receiving storage tank 7 are performed in the respective storage tanks 3 and 7. Since the liquid helium 2 is flowing, it can be performed more effectively than when the liquid helium 2 is stationary.
【0017】このように、ドリームパイプ部4により熱
負荷部で受けた熱と寒冷発生部で生じた寒冷とを熱交換
させて、排熱冷却することができる。また熱負荷部、寒
冷発生部と冷媒との熱授受は冷媒の強制流動による対流
熱伝達によって支配されることから効率良く超電導コイ
ル1の冷却が可能となる。従って初期注液以外には冷媒
の注液作業が必要ない。As described above, the heat received by the heat load section by the dream pipe section 4 and the cold generated by the cold generation section can be exchanged for exhaust heat cooling. Heat transfer between the heat load section and the cold generating section and the refrigerant is governed by convective heat transfer due to forced flow of the refrigerant, so that the superconducting coil 1 can be efficiently cooled. Therefore, there is no need to perform a refrigerant injection operation other than the initial injection.
【0018】上記実施例の内部流体は液体ヘリウムであ
ったが、超臨界圧ヘリウムであっても良く、また高温超
電導体を冷却する場合や熱シールド用には液体窒素であ
っても良い。もちろん他の冷媒であっても問題なく、要
は単相流体であれば良く、使用冷媒に応じて寒冷発生部
の温度レベルを調整するば良い。また流体の駆動機構
は、上記実施例ではピストンタイプを示したが、ベロー
ズ等を用いた構成でも良い。Although the internal fluid in the above embodiment is liquid helium, it may be supercritical helium, or liquid nitrogen for cooling a high-temperature superconductor or for heat shielding. Of course, there is no problem even if other refrigerants are used. In other words, it is sufficient that the refrigerant is a single-phase fluid, and the temperature level of the cold generating section may be adjusted according to the refrigerant used. In the above embodiment, the fluid drive mechanism is of the piston type, but may be a structure using bellows or the like.
【0019】実施例2.図2はこの発明の実施例2によ
る極低温冷却装置を示す構成図であり、流体駆動用のピ
ストンと寒冷発生用冷凍機のピストン(あるいはディス
プレイサー)とを連結させた実施例である。図におい
て、9は冷凍機のシリンダー、10は冷凍機のピストン
あるいはディスプレイサー、10aはシャフト、11は
シール、12はピストン6及びピストン10の連結駆動
部である。このように、作動流体をドリ−ムパイプ4内
で流動させる駆動構造体5と冷却部6用の冷凍機の駆動
機構とをリンクさせ一体構造としたことにより、駆動機
構のコンパクト化、効率化を図ることができる効果があ
る。Embodiment 2 FIG. FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a cryogenic cooling device according to a second embodiment of the present invention, in which a piston for driving a fluid and a piston (or displacer) of a refrigerator for generating cold are connected. In the figure, reference numeral 9 denotes a cylinder of the refrigerator, 10 denotes a piston or displacer of the refrigerator, 10a denotes a shaft, 11 denotes a seal, and 12 denotes a connection drive unit for the piston 6 and the piston 10. As described above, the drive structure 5 for flowing the working fluid in the dream pipe 4 and the drive mechanism of the refrigerator for the cooling unit 6 are linked to form an integrated structure, thereby reducing the size and efficiency of the drive mechanism. There is an effect that can be achieved.
【0020】実施例3.図3は、この発明の実施例3と
して、熱シールドに適用した場合の構成図である。図に
おいて、13は熱シールド用貯槽、14は単相流体であ
る液体窒素である。もちろん寒冷発生部6は液体窒素温
度レベル(概ね65度〜75度K程度)となっている。
この構成は受熱貯槽の表面を熱シールド面としたもので
ある。このように構成しても、上記実施例と同様の効果
を奏する。また、受熱貯槽を熱シールド面と熱接触させ
てもよい。さらに、この構成ではドリームパイプ部4と
熱シールド部13とが別々であるが、ドリームパイプ部
4がそのまま熱シールド部となっていても良い。Embodiment 3 FIG. Third Embodiment FIG. 3 is a configuration diagram when a third embodiment of the present invention is applied to a heat shield. In the figure, 13 is a storage tank for heat shield, and 14 is liquid nitrogen which is a single-phase fluid. Of course, the cold generation part 6 is at the liquid nitrogen temperature level (about 65 to 75 degrees K).
In this configuration, the surface of the heat receiving storage tank is used as a heat shield surface. Even with such a configuration, the same effect as in the above embodiment can be obtained. Further, the heat receiving storage tank may be brought into thermal contact with the heat shield surface. Furthermore, in this configuration, the dream pipe part 4 and the heat shield part 13 are separate, but the dream pipe part 4 may be the heat shield part as it is.
【0021】また、ドリ−ムパイプ部4において受熱貯
槽で発生する熱負荷を受けるように構成すれば、さらに
効率を高めることができる。Further, if the dream pipe section 4 is configured to receive the heat load generated in the heat receiving storage tank, the efficiency can be further improved.
【0022】実施例4.図4は、この発明の実施例4と
して、1つの受冷貯槽7に対して複数のドリームパイプ
部4a、4b、4cを介して複数の受熱貯槽3a、3
b、3cが接続されている例である。通常、磁気浮上式
鉄道用の超電導コイルは1つの装置で複数箇所に配置さ
れており、このように構成することによって、1つの冷
凍機を有効に利用できる。Embodiment 4 FIG. FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention, in which a plurality of heat receiving storage tanks 3a, 3a, 3
This is an example where b and 3c are connected. Normally, superconducting coils for a magnetically levitated railway are arranged at a plurality of locations in one device, and with such a configuration, one refrigerator can be used effectively.
【0023】実施例5.図5に示す極低温冷却装置は、
1つの駆動機構5で2つの受冷貯槽7a,7b内の流体
を流動させるものである。ドリームパイプを利用した極
低温冷却装置においては流体を周期的に振動させるため
流体の逃げ部の確保が必要となるが、このように構成す
ることで逃げ用パイプ8は必要でなくなり、効率的でコ
ンパクトな構成が実現できる。Embodiment 5 FIG. The cryogenic cooling device shown in FIG.
One drive mechanism 5 allows the fluids in the two cold storage tanks 7a and 7b to flow. In a cryogenic cooling device using a dream pipe, it is necessary to secure a relief portion for the fluid in order to vibrate the fluid periodically, but with such a configuration, the escape pipe 8 is not required, and the efficiency is reduced. A compact configuration can be realized.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、単相流
体を収容する受熱貯槽と受冷貯槽、この貯槽内の単相流
体が内部を流動できるように貯槽間を連結する連結パイ
プ、この連結パイプ内の単相流体を周期的に振動させる
駆動機構、受熱貯槽内に収容された超電導コイル、受冷
貯槽内の単相流体を冷却する冷却部を備え、駆動機構に
よって単相流体を一方の貯槽内から他方の貯槽内に入り
込むことなく連結パイプの範囲内で周期的に往復流動さ
せることによって熱を移送して極低温とするようにした
ことにより、冷媒の再補給の必要がなく、また通常の再
凝縮タイプに比べて熱交換率の大きい冷却が実現できる
極低温冷却装置が得られる。As described above, according to the present invention, a heat receiving storage tank and a cooling receiving storage tank for storing a single-phase fluid, a connecting pipe for connecting the storage tanks so that the single-phase fluid in the storage tank can flow through the inside, A drive mechanism for periodically vibrating the single-phase fluid in the connection pipe, a superconducting coil housed in the heat-receiving storage tank, and a cooling unit for cooling the single-phase fluid in the cold-receiving storage tank are provided. By reciprocally flowing heat within the range of the connecting pipe from one storage tank to the other without periodically entering the other storage tank, heat is transferred to extremely low temperature, eliminating the need to resupply refrigerant. In addition, a cryogenic cooling device capable of realizing cooling with a higher heat exchange rate than a normal recondensing type can be obtained.
【0025】また、単相流体を収容する受熱貯槽と受冷
貯槽、この貯槽内の単相流体が内部を流動できるように
貯槽間を連結する連結パイプ、この連結パイプ内の単相
流体を周期的に振動させる駆動機構、受熱貯槽に包囲さ
れた超電導コイル、受冷貯槽内の単相流体を冷却する冷
却部を備えたことにより、熱シールド板として適用でき
る効果がある。Further, a heat-receiving storage tank and a cooling-receiving storage tank for storing a single-phase fluid, a connecting pipe for connecting the storage tanks so that the single-phase fluid in the storage tank can flow through the inside, and a single-phase fluid in the connecting pipe for periodicity. The provision of a drive mechanism that vibrates the heat, a superconducting coil surrounded by the heat-receiving storage tank, and a cooling unit that cools the single-phase fluid in the cooling-receiving storage tank has the effect of being applicable as a heat shield plate.
【0026】また、駆動機構は冷凍機の駆動機構とする
と共に冷却部は冷凍機の寒冷発生部としたことにより、
上記効果に加えて装置がコンパクトにできる効果があ
る。The drive mechanism is a drive mechanism of the refrigerator and the cooling section is a cold generation section of the refrigerator.
In addition to the above effects, there is an effect that the device can be made compact.
【0027】また、貯槽間を連結する連結パイプを2本
備え、駆動機構は2本の連結パイプ内の単相流体を交互
に周期的に振動させるようにしたことにより、さらに効
率のよい装置ができる効果がある。Further, two connecting pipes for connecting the storage tanks are provided, and the drive mechanism vibrates the single-phase fluid in the two connecting pipes alternately and periodically. There is an effect that can be done.
【図1】この発明の実施例1による極低温冷却装置を示
す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a cryogenic cooling device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】この発明の実施例2による極低温冷却装置を示
す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a cryogenic cooling device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】この発明の実施例3による極低温冷却装置を示
す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a cryogenic cooling device according to a third embodiment of the present invention.
【図4】この発明の実施例4による極低温冷却装置を示
す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a cryogenic cooling device according to Embodiment 4 of the present invention.
【図5】この発明の実施例5による極低温冷却装置を示
す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a cryogenic cooling device according to Embodiment 5 of the present invention.
【図6】従来の極低温冷却装置を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a conventional cryogenic cooling device.
1 超電導コイル 2 単相流体 3 受熱貯槽 4 連結パイプ 6 冷却部 7 受冷貯槽 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Superconducting coil 2 Single-phase fluid 3 Heat receiving storage tank 4 Connecting pipe 6 Cooling unit 7 Cold receiving storage tank
Claims (4)
槽、この貯槽内の単相流体が内部を流動できるように上
記貯槽間を連結する連結パイプ、この連結パイプ内の単
相流体を周期的に振動させる駆動機構、上記受熱貯槽内
に収容された超電導コイル、上記受冷貯槽内の単相流体
を冷却する冷却部を備え、上記駆動機構によって上記単
相流体を一方の貯槽内から他方の貯槽内に入り込むこと
なく上記連結パイプの範囲内で周期的に往復流動させる
ことによって熱を移送して極低温とするようにしたこと
を特徴とする極低温冷却装置。1. A heat-receiving storage tank and a cooling-receiving storage tank for storing a single-phase fluid, a connecting pipe connecting the storage tanks so that the single-phase fluid in the storage tank can flow inside, and a single-phase fluid in the connecting pipe. A drive mechanism that periodically vibrates, a superconducting coil housed in the heat receiving storage tank, a cooling unit that cools a single-phase fluid in the cold receiving storage tank, and the drive mechanism causes the single-phase fluid to flow from one of the storage tanks. A cryogenic cooling apparatus characterized in that heat is transferred to a cryogenic temperature by periodically reciprocating flow within the range of the connecting pipe without entering the other storage tank.
槽、この貯槽内の単相流体が内部を流動できるように上
記貯槽間を連結する連結パイプ、この連結パイプ内の単
相流体を周期的に振動させる駆動機構、上記受熱貯槽に
包囲された超電導コイル、上記受冷貯槽内の単相流体を
冷却する冷却部を備え、上記駆動機構によって上記単相
流体を一方の貯槽内から他方の貯槽内に入り込むことな
く上記連結パイプの範囲内で周期的に往復流動させるこ
とによって熱を移送して極低温とするようにしたことを
特徴とする極低温冷却装置。2. A heat receiving storage tank and a cooling receiving storage tank for storing a single-phase fluid, a connection pipe connecting the storage tanks so that the single-phase fluid in the storage tank can flow inside, and a single-phase fluid in the connection pipe. A drive mechanism for periodically vibrating, a superconducting coil surrounded by the heat receiving storage tank, a cooling unit for cooling a single-phase fluid in the cold receiving storage tank, wherein the drive mechanism causes the single-phase fluid to flow from one storage tank to the other. A cryogenic cooling device wherein heat is transferred to a cryogenic temperature by periodically reciprocating flow within the range of the connecting pipe without entering the storage tank.
に冷却部は上記冷凍機の寒冷発生部としたことを特徴と
する請求項第1項または第2項記載の極低温冷却装置。3. The cryogenic cooling apparatus according to claim 1, wherein the drive mechanism is a drive mechanism of the refrigerator, and the cooling unit is a cold generating unit of the refrigerator.
え、駆動機構は上記2本の連結パイプ内の単相流体を交
互に周期的に振動させるようにしたことを特徴とする請
求項第1項ないし第3項のいずれかに記載の極低温冷却
装置。4. The apparatus according to claim 1, further comprising: two connecting pipes for connecting the storage tanks, wherein the driving mechanism vibrates the single-phase fluid in the two connecting pipes alternately and periodically. Item 4. The cryogenic cooling device according to any one of Items 1 to 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4687191A JP2854424B2 (en) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | Cryogenic cooling device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4687191A JP2854424B2 (en) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | Cryogenic cooling device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04305908A JPH04305908A (en) | 1992-10-28 |
| JP2854424B2 true JP2854424B2 (en) | 1999-02-03 |
Family
ID=12759412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4687191A Expired - Fee Related JP2854424B2 (en) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | Cryogenic cooling device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2854424B2 (en) |
-
1991
- 1991-03-12 JP JP4687191A patent/JP2854424B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04305908A (en) | 1992-10-28 |
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