JPS5984405A - 極低温冷却装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は液化冷凍機を運転しながら超電導コイルを励磁
する装置に係シ、特に、超電導コイルに異常を生じた時
、超電導コイル及び液化積管保護する極低温冷却装置に
関する 〔従来技術〕 第１図は従来から行なわれている極低温冷却装置の概略
的システムのブロック図である。

液体ヘリウムの製造及び超電導コイルの励磁方法につい
て述べる。液体ヘリウムの製造は、循環圧縮機１で圧縮
した高純度のヘリウムガスをコールドボックス２内に導
ひき、一部のガスは膨張タービン４ａ、４ｂによシ膨張
されて温度を下げ、低圧の戻りガスとなって、入ってぐ
る高圧のガスを冷却する。熱交換を〈シかえして冷却さ
れた高圧のガスはＪＴ弁８によシ断熱自由膨張して一部
が液体ヘリウムとなシ、ヘリウム移送管９ａをへて、液
体ヘリウム貯槽１０に貯蔵される。又、上記の液化中超
電導コイルを励磁する場合は、まずこの液体ヘリウム貯
槽１０にヘリウム移送管１２を挿入し、液化機の運転モ
ードにおける液体ヘリウム貯槽１０の圧力と極低温容器
１８との差圧によυ極低温容器１８に移送する。

この時、液体ヘリウムの移送量は超電導コイル１９の励
磁中の蒸発量に見合う量で装置によっては連続で注入が
行なわれる。

又、超電導コイル１９の励磁は、まず、試験する超電導
コイル１９を液体ヘリウム１１内に浸漬し、十分冷却し
た後、外部直流電源２６にょシ励磁する。

励磁中超電導コイル１９にクエンチ現象その他の異常を
生じた場合には超電導コイルの電圧変動を検出して励磁
回路内のスイッチ２５を開き、コイルのエネルギーを外
部抵抗２４で消費させるようにしている。

しかし従来のこのようなシステムにあっては、上記のよ
うな保護回路があっても、大型コイル等の励磁中異常が
あった場合、極低温容器１８内の液体ヘリウムの蒸発に
ょシ圧カが上昇する。

′　これに対し、容器には安全弁２１、ヘリウム移送管
用弁１３ａ１及び、回収系の弁１４ａはある妙へその開
閉に時間的遅れが生じ、ヘリウム移送管１２を介し、液
体ヘリウム貯槽１ｏの圧力を上昇させ、さらに、ヘリウ
ム移送管９ａ、９ｂを介してコールドボックス２内の各
部署における温度バランスをみだし、液化後運転に支障
をきたしたシ、膨張タービンをを損傷させるなど、欠点
があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、超電導マグネットがクエンチなどの異
常を生じた場合、超電導マグネット及び液化冷凍装置を
損傷することなく保護する装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は寒剤を発生させるためのコールドボックスと液
体ヘリウム貯槽と、超電導コイルを内部に収納した極低
温容器を組合わせた冷却システムからなり、ヘリウムガ
スを液化しながら超電導コイルを励磁する装置において
、超電導コイルの異常を検知して、同時に、応動するエ
ネルギー除去装置と複数の自動弁を設けたことを特徴と
する。

〔発明の実施例〕

〈実施例１〉 第２図は本発明の一実施例を示す。

第１図と比べて回収用手動弁１４ａと並列にこれよシ流
箪の大きい自動弁１４ｂを挿入し、回収用手動弁１３ａ
は１３ｂに替えた。

本例では超電導コイルに異常が生じた場合、その異常電
圧を検出装置２２で検知し、その信号を操作電源２３で
処理し、第２図の点線で示したように励磁電源のスイッ
チ２５を開極すると同時に、各パルプを開閉するように
している。すなわち、バルブの開閉状態は正常運転時に
は１３ｂ、１４ａは開、１４ｂは閉であるが、異状に際
しては極低温容器の回収自動弁１４ｂを開くと共に、極
低温容器と液体ヘリウム貯槽とを結ぶ移送管１２の弁１
３ｂを閉じるように設定している。

操作の方法は、まず、ヘリウムガスを循環圧縮機で１６
気圧まで圧縮してコールドボックスにおく９、液体窒素
（図示せず）、膨張タービン等で熱交換して温度を下け
、ＪＴ弁を介して液体ヘリウムをつくる。液化率はその
時の調整によるが、今回は平均１００ｔ／ｈとした。液
化した液体ヘリウムはヘリウム移送管を介して、液体ヘ
リウム貯槽にたくわえた。２０００を容器から超電導コ
イルを収納する極低温容器への液移送はヘリウム移送管
によって行なわれ、液化機の運転モードにおける液体ヘ
リウム貯槽の圧力が１．１５〜１．２気圧であるので、
はソ大気圧の極低温容器との差圧は０．１５〜０，２気
圧となシ、約１００ｔ／ｈで移送された。

この状態で超電導コイルに２０ＫＡ直流電源よシ励磁・
電流を流したところ、１３８０Ａで超電導コイルの両端
に異常電圧を生じた。これに伴い検出装置２２及び操作
電源２３が働いた。

その結果、超電導コイルは損傷をうけることなく正常で
あった。また、極低温容器の圧力は多少上昇したが、回
収自動弁１４ｂがコイル異常と同時に開いたため、安全
弁２１は開かず、ヘリウムガスを無駄に大気へ放出する
ことはなかった。

又、極低温容器１８から液体ヘリウム貯槽１０へのヘリ
ウム移送管１２の弁１３ｂが即時閉じたため液体ヘリウ
ム貯槽の圧力は＃１とんど上昇せず、従って、コールド
ボックスへの影響は与られず、液化機は停止することな
く正常に運転を継続できた。

〈実施例２〉 第３図は本発明の別の実施例を示す。本例では実施例１
の装置にコールドボックスと極低温容器との間にヘリウ
ム移送管２７ａ及び２７ｂを設置し、コールドボックス
内よシ液体ヘリウムが超電導コイルを内部に収納する極
低温容器に直接供給され、さらに、戻りガスがコールド
ボックスに戻るような径路を設けた点に特色がある。

又、超電導コイルに異常が生じた場合は本図の点線で示
す回路により、励磁電源のスイッチを開極すると同時に
各パルプを開閉するように設定している。

実施にあたっては、実施例１の方法と同様コールドボッ
クスの温［１下げ、ＪＴ弁７を介して液体ヘリウムをつ
くシ、ヘリウム移送管２７ａを介して直接極低温容器に
注入し、超電導コイルを冷却した。

この状態で超電導コイルに２０ＫＡ直流電源よシ励磁電
流を流したところ、１３９０Ａで超電導コイルの両端に
異状電圧を生じた。これに伴い、検出装置２２及び操作
電源２３が働き、励磁電源２５を開くと同時に極低温容
器の回収自動弁１４ｂが開き、液体ヘリウム貯槽への移
送管１２の弁１３ｂが閉し、コールドボックスよりの移
送管２７ａのＪＴ弁７が閉じ、コールドボックスへ戻る
移送管２７ｂの弁２８が閉じ、液体ヘリウム貯槽へのＪ
Ｔ弁８が開いた。

この結果、回収自動弁１４ｂが開いたため圧力はほとん
ど上昇せず、移送管１２の弁１３ｂ及び、移送管２７ｂ
の弁２８が閉じたため、コールドボックスへの影響はみ
られなかった。又、ＪＴ弁７が閉じ、液体ヘリウム貯槽
へのＪＴ弁８が開いたため、コールドボックスを停止さ
せることなく、そのま＼、液体ヘリウムを貯槽に溜める
ことができた。

以上の実施例では１つのコールドボックスあるいは１つ
の液体ヘリウム貯槽に対して、１つの超電導コイルを励
磁する場合であるが、複数個の超電導コイル及び極低温
容器が１台のコールドボックスあるいは液体ヘリウム−
貯槽よシヘリウム移送管で接続され液体ヘリウムの供給
をうけながら、それぞれ独立に励磁されているときでも
同様の効果が得られる。

すなわち、１つの超電導コイルに異常が生じてもその超
電導コイルの異常電圧を検知してその超電導コイルを収
納する極低温容器とヘリウム液化冷凍装置を結ぶ連絡弁
を開閉することにより、他の超電導コイルには何ら影響
を与えることなく運転できる効果がある。

なお、図中３は熱交換器、５は気液分離器、６はＪＴ弁
、１５はガスバッグ、１６は回収ガス系圧縮機、１７は
回収ガス容器、２Ｑａ、２ｏｂは抵抗器である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、超電導コイルにクエンチなどの異常を
生じた時、超電導コイルを損傷することなく、シかも、
液体ヘリウム貯槽、ならびにコールドボックスへの影響
を与えることなく運転できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のヘリウム液化および超電導コイルの励磁
システムを示す系統図、第２図は本発明の一実施例の液
化及び゛励磁システムを示す系統図、第３図は本発明の
他の実施例を示す液化及び励磁システムを示す系統図で
ある。 １０・・・液体ヘリウム貯槽、１４ａ・・・回収用手動
弁、１８・・・極低温容器、１９・・・超電導コイル、
２２・・・異常電圧検出装置。 ゛（シ− 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １゜循環圧縮機、コールドボックス、液体ヘリウム貯槽
   、回収装置からなるヘリウム液化冷凍装置と、超電導コ
   イルを収納した極低温容器とがヘリウム移送管で連結さ
   れ、液体ヘリウムを製造し極低温容器に供給しながら超
   電導コイルを励磁する装置において、前記超電導コイル
   の異常を検出する装置と、この検出装置の信号に応動し
   て励磁電源を開極させる手段と、前記−、リウム液化冷
   凍装置への連絡弁とからなることを特徴とする極低温冷
   却装置。 ２、超電導コイルが収納された極低温容器が複数個配置
   され、それぞれがヘリウム液化冷凍装置とヘリウム移送
   管で連結されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の極低温冷却装置。