冷卻系統(tǒng)及冷卻方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種冷卻系統(tǒng)及冷卻方法。在冷卻系統(tǒng)（10）的低溫容器（16）外部設(shè)置有用于對制冷劑管路（24）賦予流動的流動生成裝置（18）。通過加熱裝置（28）將經(jīng)過超導(dǎo)裝置（12）后的低溫流體加熱至流動生成裝置（18）的動作保證溫度，使用流動生成裝置（18）使被加熱后的低溫流體循環(huán)，冷卻低溫流體并供給到超導(dǎo)裝置（12）。加熱裝置（28）容納于低溫容器（16）。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種用于使用低溫流體冷卻超導(dǎo)裝置的。
技術(shù)介紹
超導(dǎo)磁鐵或超導(dǎo)馬達(dá)等超導(dǎo)裝置中通常附設(shè)有用于維持超導(dǎo)狀態(tài)的冷卻系統(tǒng)。例如，專利文獻(xiàn)I中，記載有冷卻超導(dǎo)旋轉(zhuǎn)機械的低溫冷卻系統(tǒng)。該冷卻系統(tǒng)中，為了循環(huán)氦而在制冷機內(nèi)設(shè)置有I組高速風(fēng)扇。根據(jù)專利文獻(xiàn)1，該風(fēng)扇是為了提供使氦通過低溫冷卻器移動至轉(zhuǎn)子總成所需的力而設(shè)置于低溫環(huán)境內(nèi)的機械構(gòu)件。專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特表2003-519772號公報然而，目前低溫環(huán)境中的機械要件的可靠性未必高。當(dāng)設(shè)置于低溫環(huán)境中的機械要件發(fā)生異常時，有可能引起冷卻性能降低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種可靠性優(yōu)異的。根據(jù)本專利技術(shù)的一種方式，在冷卻系統(tǒng)的低溫容器的外部設(shè)置有用于對制冷劑管路賦予流動的流動生成裝置。如此一來，可在低溫環(huán)境的外部使用流動生成裝置，因此能夠期待可靠性的提高。并且，還能夠?qū)⒁?guī)格上不允許在低溫環(huán)境中使用但在動作保證溫度中具有較高可靠性的通用流動生成裝置采用于冷卻系統(tǒng)中。該冷卻系統(tǒng)可具備制冷劑回路，該制冷劑回路包括用于向超導(dǎo)裝置供給低溫流體的制冷劑出口、用于接收經(jīng)過超導(dǎo)裝置后的該流體的制冷劑入口、及連接該入口與出口的制冷劑管路。低溫容器可容納比制冷劑出口更靠上游的制冷劑管路的第I部分、用于冷卻在該第I部分中朝向制冷劑出口流動的流體的第I熱交換器、比制冷劑入口更靠下游的制冷劑管路的第2部分、用于加熱在該第2部分中流動的流體的第2熱交換器。流動生成裝置可設(shè)置于連接第I部分與第2部分的制冷劑管路的第3部分。根據(jù)本專利技術(shù)的其他方式，提供一種通過使低溫流體流動來冷卻超導(dǎo)裝置的冷卻方法。該方法包括將經(jīng)過超導(dǎo)裝置后的低溫流體加熱至流動生成裝置的動作保證溫度，并使用流動生成裝置使被加熱后的低溫流體循環(huán)，并冷卻低溫流體來供給至超導(dǎo)裝置。如此一來，使用于冷卻的低溫流體在通過流動生成裝置循環(huán)之前，加熱至流動生成裝置的動作保證溫度。從而，能夠期待提高流動生成裝置乃至冷卻系統(tǒng)的可靠性。專利技術(shù)效果根據(jù)本專利技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性優(yōu)異的。附圖說明圖I是示意地表示本專利技術(shù)的一實施方式所涉及的冷卻系統(tǒng)的圖。圖2是表示用于本專利技術(shù)的一實施方式所涉及的冷卻系統(tǒng)的連結(jié)機構(gòu)的一例的圖。圖3是示意地表示本專利技術(shù)的另一實施方式所涉及的冷卻系統(tǒng)的圖。具體實施例方式圖I是示意地表示本專利技術(shù)的一實施方式所涉及的冷卻系統(tǒng)10的圖。冷卻系統(tǒng)10為用于通過將低溫流體作為制冷劑供給來冷卻超導(dǎo)裝置12的裝置。冷卻系統(tǒng)10通過安裝于超導(dǎo)裝置12來形成制冷劑的循環(huán)路徑。冷卻系統(tǒng)10通過在其循環(huán)路徑循環(huán)制冷劑來冷卻超導(dǎo)裝置12。制冷劑例如為冷卻至低溫的氣體氦。或者也可使用氮、氫或氖作為制冷劑。超導(dǎo)裝置12為動作時需要維持超導(dǎo)狀態(tài)的裝置，例如包括超導(dǎo)磁鐵或超導(dǎo)馬達(dá)、超導(dǎo)發(fā)電機等。或者，超導(dǎo)裝置12也可以為包括利用超導(dǎo)的構(gòu)成要件的系統(tǒng)，例如可以為磁共振成像(MRI)裝置。超導(dǎo)裝置12包括應(yīng)通過冷卻系統(tǒng)10冷卻的被冷卻體90及為了冷卻被冷卻體90而使制冷劑流通的冷卻配管92。當(dāng)超導(dǎo)裝置12例如為超導(dǎo)磁鐵時,被冷卻體90包括超導(dǎo) 線圈，當(dāng)為超導(dǎo)馬達(dá)或超導(dǎo)發(fā)電機時，被冷卻體90包括超導(dǎo)轉(zhuǎn)子。冷卻配管92形成于超導(dǎo)裝置12及被冷卻體90的內(nèi)部或者被冷卻體90的附近，以便冷卻被冷卻體90。冷卻配管92的一端94構(gòu)成為能夠連結(jié)于冷卻系統(tǒng)10的制冷劑出口 20，冷卻配管92的另一端96構(gòu)成為能夠連結(jié)于冷卻系統(tǒng)10的制冷劑入口 22。一實施例中，超導(dǎo)裝置12具備有與冷卻系統(tǒng)10獨立的另一冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)10可為了將超導(dǎo)裝置12預(yù)冷至其另一冷卻系統(tǒng)的冷卻開始溫度而使用。另一冷卻系統(tǒng)例如可以為將超導(dǎo)裝置12的被冷卻體90浸潰到超低溫液體中來冷卻的冷卻裝置。此時，可為了將超導(dǎo)裝置12的被冷卻體90預(yù)冷至20K 80K的溫度范圍、優(yōu)選為30K 50K的溫度范圍而使用冷卻系統(tǒng)10。超導(dǎo)裝置12由冷卻系統(tǒng)10預(yù)冷至另一冷卻系統(tǒng)的冷卻開始溫度之后，另一冷卻系統(tǒng)開始超導(dǎo)裝置12的正式冷卻。冷卻系統(tǒng)10包括以下而構(gòu)成用于使低溫流體流通的制冷劑回路14、將內(nèi)部保持成低溫的低溫容器16及用于對制冷劑回路14的制冷劑循環(huán)路徑賦予制冷劑的流動的流動生成裝置18。制冷劑回路14包括用于向超導(dǎo)裝置12供給低溫流體的制冷劑出口 20、用于接收經(jīng)過超導(dǎo)裝置12后的低溫流體的制冷劑入口 22及連接制冷劑入口 22與制冷劑出口 20的制冷劑管路24。制冷劑出口 20及制冷劑入口 22分別通過公知的卡口接頭與冷卻配管92的一端94及另一端96連結(jié)。如圖示，制冷劑管路24通過制冷劑出口 20及制冷劑入口 22與超導(dǎo)裝置12的冷卻配管92連結(jié)，由此形成制冷劑的循環(huán)路徑。低溫容器16例如為通過真空絕熱結(jié)構(gòu)而維持內(nèi)部的低溫環(huán)境的低溫恒溫器。低溫容器16設(shè)置于室溫或常溫的環(huán)境中。因此，低溫容器16的外部為室溫或常溫。低溫容器16的外部設(shè)置有流動生成裝置18。流動生成裝置18中作為規(guī)格規(guī)定有保證正常工作的動作保證溫度范圍。動作保證溫度范圍例如包括室溫或常溫。動作保證溫度范圍例如為5°C 40°C。流動生成裝置18例如為壓縮機。一實施例中，流動生成裝置18可以為風(fēng)扇、循環(huán)器、鼓風(fēng)機或泵。冷卻系統(tǒng)10具備用于冷卻制冷劑的冷卻裝置26。冷卻裝置26包括第I制冷機30及第2制冷機32。第I制冷機30及第2制冷機32例如分別為單級GM制冷機。第I制冷機30的冷卻臺34及第2制冷機32的冷卻臺35設(shè)置于低溫容器16的內(nèi)部。第I制冷機30及第2制冷機32通過控制裝置(未圖示)控制成將其冷卻臺冷卻至例如選自IOK 100K范圍的所期望的冷卻溫度。第I制冷機30的冷卻臺34上安裝有制冷劑管路24的一部分36，比該一部分36更靠下游側(cè)的制冷劑管路24的一部分37安裝于第2制冷機32的冷卻臺35。由第I制冷機30的冷卻臺34與安裝于此的制冷劑管路24的一部分36構(gòu)成用于冷卻制冷劑的冷卻用熱交換器38。相同地，由第2制冷機32的冷卻臺35與安裝于此的制冷劑管路24的一部分37構(gòu)成用于冷卻制冷劑的另外一個冷卻用熱交換器39。因此，通過在2個熱交換器38、39中依次進(jìn)行與冷卻臺34、35的熱交換來冷卻在制冷劑管路24中流動的制冷劑。第2制冷機32的冷卻溫度與第I制冷機30的冷卻溫度相等或者小于第I制冷機30的冷卻溫度。冷卻裝置26中，第I制冷機30及第2制冷機32上分別附帶設(shè)置有第I壓縮機31及第2壓縮機33。第I壓縮機31壓縮在第I制冷機30中膨脹后的低壓工作氣體，再將高壓工作氣體送出至第I制冷機30。相同地，第2壓縮機33壓縮在第2制冷機32中膨脹后的低壓工作氣體，再將高壓工作氣體送出至第2制冷機32。第I壓縮機31及第2壓縮機33設(shè)置于低溫容器16的外部。本實施例中，冷卻裝置26的工作流體的循環(huán)路徑與冷卻系統(tǒng)10的制冷劑的循環(huán)路徑被分開。另外，第I制冷機30及第2制冷機32可共用一個壓縮 機。當(dāng)使用壓縮機作為流動生成裝置18時，第I壓縮機31及第2壓縮機33可以為與作為流動生成裝置18的壓縮機相同機種的壓縮機。此時，使第I壓縮機31及第2壓縮機33與作為流動生成裝置18的壓縮機以不同的運行壓力工作。作為流動生成裝置18的壓縮機的高壓側(cè)的壓力低于第I壓縮機31及第2壓縮機33的高壓側(cè)的壓力。另外，冷卻裝置26本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】1.一種冷卻系統(tǒng)，其用于通過低溫流體來冷卻超導(dǎo)裝置，其特征在于，具備 制冷劑回路，其包括用于向超導(dǎo)裝置供給低溫流體的制冷劑出口、用于接收經(jīng)過超導(dǎo)裝置后的該流體的制冷劑入口及連接該入口與出口的制冷劑管路； 低溫容器，其容納比所述制冷劑出口更靠上游的所述制冷劑管路的第I部分、用于冷卻在該第I部分中朝向所述制冷劑出口流動的流體的第I熱交換器、比所述制冷劑入口更靠下游的所述制冷劑管路的第2部分及用于加熱在該第2部分中流動的流體的第2熱交換器；及 流動生成裝置，其配置于所述低溫容器的外部且設(shè)置于連接所述第I部分與所述第2部分的所述制冷劑管路的第3部分，并用于在所述制冷劑管路中產(chǎn)生流動。2.如權(quán)利要求I所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于， 所述第2熱交換器將所述低溫流體加熱至所述流動生成裝置的動作保證溫度范圍。3.如權(quán)利要求2所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于， 所述動作保證溫度范圍包括室溫，所述流動生成裝置設(shè)置于室溫環(huán)境中。4.如權(quán)利要求I 3中任一項所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于， 所述第2熱交換器以從所述流動生成裝置向所述第I熱交換器送出的流體作為熱源來加熱在所述第2部分中流...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李瑞，小泉達(dá)雄，
申請(專利權(quán))人：住友重機械工業(yè)株式會社，
類型：
國別省市：