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JPH076699B2 - Cryogenic device - Google Patents
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JPH076699B2 - Cryogenic device - Google Patents

Cryogenic device

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Publication number
JPH076699B2
JPH076699B2 JP7348486A JP7348486A JPH076699B2 JP H076699 B2 JPH076699 B2 JP H076699B2 JP 7348486 A JP7348486 A JP 7348486A JP 7348486 A JP7348486 A JP 7348486A JP H076699 B2 JPH076699 B2 JP H076699B2
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JP
Japan
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refrigerator
cooling
cryogenic
radiation shield
container
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JP7348486A
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啓嗣 大熊
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は極低温装置に係り、特に超電導磁石等を収容す
る容器を極低温に保持するための極低温装置に関する。
The present invention relates to a cryogenic device, and more particularly to a cryogenic device for holding a container containing a superconducting magnet and the like at a cryogenic temperature.

(従来の技術) 近年、超電導磁石等に適用されヘリウムを冷却媒体とし
て利用した極低温装置が用いられつつある。
(Prior Art) In recent years, a cryogenic device applied to a superconducting magnet or the like and using helium as a cooling medium is being used.

このような極低温装置は、超電導磁石を液体ヘリウムに
浸漬させた容器を、真空容器内に収容し、液体ヘリウム
により上記超電導磁石を極低温に保つとともに、上記真
空容器を真空状態におくことにより外部からの入熱を防
ぐようにしている。
Such a cryogenic device is a container in which a superconducting magnet is immersed in liquid helium, is housed in a vacuum container, and the superconducting magnet is kept at a cryogenic temperature with liquid helium, and the vacuum container is placed in a vacuum state. It is designed to prevent heat input from the outside.

そして、従来から、上記容器の外側に輻射シールドを何
重にも設け、これら各輻射シールドを冷凍機で冷却する
ようにしたり、ヘリウムの蒸気を再凝縮させるようにし
て、ヘリウムの蒸発損失を少なくあるいは0にするよう
にしている。
And, conventionally, radiation shields are multiply provided on the outside of the container so that each of these radiation shields can be cooled by a refrigerator, or helium vapor can be recondensed to reduce evaporation loss of helium. Alternatively, it is set to 0.

(発明が解決しようとする問題点) このような装置の場合、極低温で固化しにくいことから
冷媒としてヘリウムが用いられているが、この冷媒の循
環配管中にヘリウム以外のガスが不純物として混入する
ことがあり、この不純物が装置内部で固化してしまうこ
とがある。そのため、配管を閉塞する等多くの故障が発
生してしまう。
(Problems to be solved by the invention) In such a device, helium is used as a refrigerant because it is hard to solidify at an extremely low temperature, but a gas other than helium is mixed as an impurity in the circulation pipe of this refrigerant. The impurities may be solidified inside the device. Therefore, many failures occur such as blocking the piping.

上記不純物には、大気(酸素、窒素等)、水分あるいは
潤滑油の蒸気等があり、これら不純物の混入を完全に防
ぐことは困難である。
The impurities include air (oxygen, nitrogen, etc.), water, vapor of lubricating oil, etc., and it is difficult to completely prevent these impurities from being mixed.

したがって、故障が生じた場合には、熱の侵入により、
ヘリウム液がただちに蒸発してしまい、装置が使用不能
となってしまう。
Therefore, if a failure occurs, the
The helium liquid evaporates immediately, rendering the device unusable.

本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、冷凍機の
一部が故障したときでも、液冷媒の蒸発を最小限に抑え
継続使用することのできる極低温装置を提供することを
目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a cryogenic device that can be continuously used by minimizing evaporation of the liquid refrigerant even when a part of the refrigerator breaks down. To do.

〔発明の構成〕[Structure of Invention]

(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため本発明に係る極低温装置は、内
部に極低温液が収容された容器の外側に設けられる輻射
シールドを冷却する輻射シールド冷却用冷却器と、極低
温液の蒸気を冷却再凝縮させる蒸気再凝縮用冷凍機を有
する極低温装置において、上記蒸気再凝縮用冷凍機を予
冷するための予冷用の冷凍機を熱スイッチを介して輻射
シールドに接続し、この予冷用冷凍機と上記輻射シール
ド冷却用冷凍機との主要部品を同一規格とし互換性を有
する構造としている。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the cryogenic device according to the present invention is a cooling device for cooling a radiation shield, which cools a radiation shield provided outside a container in which a cryogenic liquid is contained. And a cryogenic device having a vapor recondensing refrigerator for cooling and recondensing the vapor of the cryogenic liquid, a precooling refrigerator for precooling the vapor recondensing refrigerator is radiated via a heat switch. The precooling refrigerator and the radiation shield cooling refrigerator are connected to the shield, and the main parts have the same standard and are compatible with each other.

(作用) 本発明は、特に問題となる輻射シールド冷却用冷凍機が
故障した場合に、予冷用冷凍機を停止させ、その部品を
流用して輻射シールド冷却用冷凍機の修理を行なうこと
ができる。
(Operation) The present invention can repair the radiation shield cooling refrigerator by stopping the precooling refrigerator and diverting its parts when the radiation shield cooling refrigerator, which is a problem, fails. .

(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

容器1の内部には、極低温冷媒としての液体ヘリウム2
が収容され、この液体ヘリウム2中には、超電動コイル
3が浸漬されている。上記容器1の外側には、本実施例
においては2重に輻射シールド4,5が設けられ、これら
容器1および各輻射シールド4,5は、真空容器6内に収
納されている。また、上記各輻射シールド4,5には、例
えばGM冷凍機(ギホードマクマホンサイクル冷凍機)7
が、それぞれ熱スイッチ8a,8bを介して接続され、各輻
射シールド4,5を所定温度に冷却するようにしている。
また、容器1の内部には、JTループ(ジュール・トムソ
ンループ)9の凝縮熱交換器10が配設され、このJTルー
プ9は予冷用GM冷凍機11により予冷するようになされて
いる。さらに、上記予冷用GM冷凍機11は、上記GM冷凍機
7と同様に、熱スイッチ8c,8dを介して各輻射シールド
4,5に接続されており、上記GM冷凍機7と上記予冷用GM
冷凍機11とは、それぞれの主要部品が同一規格とされ、
互換性を有するようにされている。
Liquid helium 2 as a cryogenic refrigerant is placed inside the container 1.
And the super-electric coil 3 is immersed in the liquid helium 2. In the present embodiment, radiation shields 4 and 5 are doubly provided outside the container 1, and the container 1 and the radiation shields 4 and 5 are housed in a vacuum container 6. Further, for example, a GM refrigerator (Gifode McMahon cycle refrigerator) 7 is attached to each of the radiation shields 4 and 5.
Are connected via thermal switches 8a and 8b, respectively, to cool the radiation shields 4 and 5 to a predetermined temperature.
Further, a condensing heat exchanger 10 of a JT loop (Joule-Thomson loop) 9 is arranged inside the container 1, and the JT loop 9 is precooled by a precooling GM refrigerator 11. Further, the GM refrigerator 11 for pre-cooling is similar to the GM refrigerator 7 in that the radiation shields are provided via the heat switches 8c and 8d.
It is connected to 4 and 5, and the GM refrigerator 7 and the GM for pre-cooling.
The refrigerator 11 has the same major parts as each other,
It is designed to be compatible.

本実施例においては、容器1内の液体ヘリウム2により
超電導コイル3を極低温に冷却するもので、このとき、
外部からの輻射熱の侵入を防止するため、真空容器6で
覆うことにより空気等のガスの伝導や対流を防ぎ、か
つ、GM冷凍機7で各輻射シールド4,5を冷却することに
より、入熱を少なくしている。また、容器1内の液体ヘ
リウム2が蒸発した場合には、JTループ9の凝縮熱交換
器10で、再凝縮させ、見かけの蒸発量を0にしている。
In this embodiment, the liquid helium 2 in the container 1 cools the superconducting coil 3 to an extremely low temperature.
In order to prevent the invasion of radiant heat from the outside, the heat input by blocking the conduction and convection of gas such as air by covering it with a vacuum container 6 and cooling the radiation shields 4 and 5 by the GM refrigerator 7. Is reduced. Further, when the liquid helium 2 in the container 1 is evaporated, it is re-condensed by the condensation heat exchanger 10 of the JT loop 9 and the apparent evaporation amount is made zero.

そして、冷凍機系に故障が発生した場合には、次のよう
に対応する。
When a failure occurs in the refrigerator system, the following measures are taken.

まず、予冷用GM冷凍機11が故障した場合には、停止させ
てこの予冷用GM冷凍機11のみを昇温させ修理を行なえば
よく、GM冷凍機7およびJTループ9は作動中であるた
め、液体ヘリウム2の蒸発はほとんどない。また、JTル
ープ9につまり等の故障が生じた場合には、JT弁12を閉
じて凝縮熱交換器10を昇温しクリーニングすればよく、
GM冷凍機7により液体ヘリウム2の蒸発が低く抑えられ
るため、液体ヘリウム2の貯蔵量に余裕をもたせておけ
ば超電動コイル3の継続使用が可能である。
First, when the pre-cooling GM refrigerator 11 fails, the pre-cooling GM refrigerator 11 may be stopped and the temperature of only the pre-cooling GM refrigerator 11 may be repaired. The GM refrigerator 7 and the JT loop 9 are in operation. There is almost no evaporation of liquid helium 2. Further, when a failure such as clogging of the JT loop 9 occurs, the JT valve 12 may be closed to raise the temperature of the condensation heat exchanger 10 for cleaning,
Since the evaporation of the liquid helium 2 is suppressed to a low level by the GM refrigerator 7, the super-electric coil 3 can be continuously used if the storage amount of the liquid helium 2 is allowed.

また、GM冷凍機7が故障した場合には、ただちに修理を
行なわないと、輻射シールド4,5の温度が急上昇し、例
えば、外側の輻射シールド5の温度が20゜Kから40゜Kある
いは60゜Kに上昇すると輻射による入熱は8〜80倍になっ
てしまう。そのため、本実施例において修理を行なう場
合は、熱スイッチ8a,8bを切るとともに、予冷用GM冷凍
機11の熱スイッチ8c,8dを入れ、輻射シールド4,5を予冷
用GM冷凍機11で冷却しつつGM冷凍機7のみ昇温させ、故
障部品の交換を行なう。このとき、2つのGM冷凍機7,11
の主要ぶひん共通にしてるので、予備部品が2種の冷凍
機の場合よりも少なくて済み、その部品の種類を増やす
ことができる。そのため、予備部品の充実を図ることが
でき、迅速な修理が可能となり、しかも、予備部品が間
に合わないときには、予冷用GM冷凍機11を停止させその
部品を流用することも可能である。
Further, if the GM refrigerator 7 fails, the temperature of the radiation shields 4 and 5 will rise rapidly unless repair is performed immediately. For example, if the temperature of the outer radiation shield 5 is 20 ° K to 40 ° K or 60 ° C. When the temperature rises to ° K, the heat input due to radiation becomes 8 to 80 times. Therefore, when repairing in this embodiment, the heat switches 8a and 8b are turned off, the heat switches 8c and 8d of the pre-cooling GM refrigerator 11 are turned on, and the radiation shields 4 and 5 are cooled by the pre-cooling GM refrigerator 11. While doing so, only the GM refrigerator 7 is heated to replace the defective part. At this time, two GM refrigerators 7,11
The number of spare parts is smaller than in the case of two types of refrigerators, and the types of parts can be increased. Therefore, the spare parts can be enhanced, and quick repairs can be performed, and when the spare parts are not in time, the pre-cooling GM refrigerator 11 can be stopped and the parts can be reused.

したがって、GM冷凍機7が故障した場合でも、ただちに
修理を行なうことができ、液体ヘリウムの急激な蒸発が
生じないので、超電導コイル3の継続使用を確保するこ
とができる。
Therefore, even if the GM refrigerator 7 breaks down, it can be repaired immediately, and rapid evaporation of liquid helium does not occur, so that the continuous use of the superconducting coil 3 can be ensured.

なお、極低温液冷媒は液体ヘリウムに限定されるもので
はなく、いずれのものを用いてもよい。
The cryogenic liquid refrigerant is not limited to liquid helium, and any refrigerant may be used.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように本発明に係る極低温装置は、輻射シー
ルド冷却用冷凍機と予冷用冷凍機との主要部品を同一規
格として互換性を有するようにしたので、輻射シールド
冷却用冷凍機が故障した場合に迅速に修理を行なうこと
ができ、しかも、予備部品の数を減少させることができ
る。また、迅速な修理を行なうことができるため、液冷
媒の蒸発を最小限に抑えることができ、装置の継続使用
が可能となる等の効果を奏する。
As described above, the cryogenic device according to the present invention is designed so that the radiation shield cooling refrigerator and the precooling refrigerator are compatible with each other as main components having the same standard. In such a case, repair can be performed quickly and the number of spare parts can be reduced. Further, since quick repair can be performed, evaporation of the liquid refrigerant can be suppressed to a minimum, and the device can be continuously used.

【図面の簡単な説明】 図面は本発明に係る極低温装置の一実施例を示す概略構
成図である。 1…容器、2…液体ヘリウム、3…超電導コイル、4,5
…輻射シールド、7,11…GM冷凍機、9…JTループ。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The drawings are schematic configuration diagrams showing an embodiment of a cryogenic device according to the present invention. 1 ... Container, 2 ... Liquid helium, 3 ... Superconducting coil, 4,5
… Radiation shield, 7,11… GM refrigerator, 9… JT loop.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内部に極低温液が収容された容器の外側に
設けられる輻射シールドを冷却する輻射シールド冷却用
冷却器と、極低温液の蒸気を冷却再凝縮させる蒸気再凝
縮用冷凍機を有する極低温装置において、上記蒸気再凝
縮用冷凍機を予冷するための予冷用の冷凍機を熱スイッ
チを介して輻射シールドに接続し、この予冷用冷凍機と
上記輻射シールド冷却用冷凍機との主要部品を同一規格
とし互換性を有する構造としたことを特徴とする極低温
装置。
1. A radiation shield cooling cooler for cooling a radiation shield, which is provided outside a container containing a cryogenic liquid therein, and a vapor recondensing refrigerator for cooling and recondensing the vapor of the cryogenic liquid. In a cryogenic device having, a precooling refrigerator for precooling the vapor recondensing refrigerator is connected to a radiation shield via a heat switch, and the precooling refrigerator and the radiation shield cooling refrigerator are Cryogenic device with main parts having the same standard and compatible structure.
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JP6445752B2 (en) * 2013-06-28 2018-12-26 株式会社東芝 Superconducting magnet device

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