DE102011076858A1 - Device for cooling a superconducting machine and method for operating the device - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung (1) zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit wenigstens zwei Kaltköpfen (2a bis 2d) und mit wenigstens zwei Kompressoren (3a bis 3d). Die Kaltköpfe (2a bis 2d) sind jeweils über wenigstens eine Fluid-Leitung (5a bis 5d’, 6a bis 6d’) fluidisch mit wenigstens einem Kompressor (3a bis 3d) verbunden. Die Vorrichtung (1) weist erfindungsgemäß wenigstens eine Fluidsammel-Leitung (9, 10) auf. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb der zuvor beschriebenen Vorrichtung, bei welchem die Kompressoren (3a bis 3d) und die Kaltköpfe (2a bis 2d) über die wenigstens eine Fluidsammel-Leitung (9, 10) fluidisch miteinander verbunden werden.The present invention relates to a device (1) for cooling a superconducting machine with at least two cold heads (2a to 2d) and with at least two compressors (3a to 3d). The cold heads (2a to 2d) are each fluidically connected to at least one compressor (3a to 3d) via at least one fluid line (5a to 5d ', 6a to 6d'). According to the invention, the device (1) has at least one fluid collection line (9, 10). The present invention also relates to a method for operating the device described above, in which the compressors (3a to 3d) and the cold heads (2a to 2d) are fluidically connected to one another via the at least one fluid collection line (9, 10).
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit wenigstens zwei Kaltköpfen und mit wenigstens zwei Kompressoren. Die Kaltköpfe sind jeweils über wenigstens eine Fluid-Leitung fluidisch mit wenigstens einem Kompressor verbunden. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb der zuvor beschriebenen Vorrichtung. The present invention relates to an apparatus for cooling a superconducting machine having at least two cold heads and at least two compressors. The cold heads are each fluidly connected via at least one fluid line with at least one compressor. Furthermore, the present invention relates to a method for operating the device described above.
Bei der Kühlung supraleitender Maschinen werden Kaltköpfe, z.B. Gifford-McMahon Kaltköpfe eingesetzt. Diese stellen die für die Kühlung der Teile der Maschine, welche für die Supraleitung auf kryogener Temperatur gehalten werden müssen, notwendige Kälteleistung bereit. Für eine Kühlung mit flüssigem Stickstoff müssen z.B. Temperaturen kleiner 77K und für eine Kühlung mit flüssigem Helium müssen z.B. Temperaturen von kleiner 4K mit einer Vorrichtung zur Kühlung erreicht werden. In the cooling of superconducting machines, cold heads, e.g. Gifford-McMahon cold heads used. These provide the necessary refrigeration capacity for the cooling of the parts of the machine, which must be kept at a cryogenic temperature for superconductivity. For liquid nitrogen cooling, e.g. Temperatures below 77K and for liquid helium cooling must be e.g. Temperatures of less than 4K can be achieved with a cooling device.
Die Vorrichtung zur Kühlung umfasst in der Regel einen Kaltkopf, eine Kompressoreinheit und dazugehörige Verbindungsleitungen. Die Verbindungsleitungen sind häufig aus einer Hoch- und aus einer Niederdruckleitung zusammengesetzt. Über eine Steuerleitung kann ein Kaltkopf-Drehventil die Kälteleistung, welche von der Kompressoreinheit erzeugt wird, am Kaltkopf steuern. Im Weiteren wird unter Steuern ebenfalls ein Regeln mit Hilfe einer Regelung verstanden. So kann z.B. der Kaltkopf auf den Kompressor rückwirken, damit bei weniger Bedarf an Kälteleistung der Kompressor abgestellt oder zumindest die produzierte Kälteleistung reduziert wird. The cooling device usually comprises a cold head, a compressor unit and associated connecting lines. The connecting lines are often composed of a high and a low pressure line. Via a control line, a cold-head rotary valve, the cooling capacity, which is generated by the compressor unit, control the cold head. Furthermore, taxation is also understood to mean a rule with the aid of a regulation. Thus, e.g. the cold head to the compressor back so that with less need for cooling capacity of the compressor turned off or at least the produced cooling capacity is reduced.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Kühlung bekannt, welche mehrere Kompressor-Kaltkopf-Einheiten umfassen, jeweils mit dazugehörigen Verbindungsleitungen. So ist z.B. aus der noch nicht veröffentlichten
Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Kühlen von supraleitenden Maschinen ist, dass bei Ausfall z.B. durch technischen Defekt einer Komponente der Vorrichtung, beispielsweise eines Kompressors und/oder eines Kaltkopfes, die sichere Kühlung der Maschine nicht mehr gewährleistet sein kann. Ein weiterer Nachteil ist, dass bei starker Änderung der gewünschten Kühlleistung Wartungszeiten notwendig sind, da um einen weiteren Kompressor anzuschließen, die Vorrichtung komplett abgeschaltet sein muss. A disadvantage of the devices known from the prior art for cooling superconducting machines is that if they fail, e.g. technical failure of a component of the device, such as a compressor and / or a cold head, the safe cooling of the machine can no longer be guaranteed. Another disadvantage is that with a large change in the desired cooling capacity maintenance times are necessary because to connect another compressor, the device must be completely switched off.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine und ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung anzugeben, welche die zuvor beschriebenen Probleme überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine sichere Kühlung der Maschine zu gewährleisten, auch bei Ausfall einer Komponente wie z.B. eines Kompressors und/oder eines Kaltkopfes. Weiterhin ist es Aufgabe der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Wartung zu ermöglichen, ohne die Kühlung komplett einzustellen und die Maschine außer Betrieb nehmen zu müssen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches die zuvor beschriebenen Probleme ebenfalls löst. The object of the present invention is therefore to provide a device for cooling a superconducting machine and a method for operating the device, which overcome the problems described above. In particular, it is an object of the device according to the invention to ensure reliable cooling of the machine, even in the event of failure of a component such as e.g. a compressor and / or a cold head. Furthermore, it is an object of the device according to the invention to allow maintenance without having to completely stop the cooling and to take the machine out of service. Another object of the present invention is to provide a method which also solves the problems described above.
Die angegebene Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bezüglich des Verfahrens zum Betrieb der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. The stated object is achieved with respect to the device for cooling a superconducting machine with the features of claim 1 and with respect to the method for operating the device with the features of claim 14.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine und des Verfahrens zum Betrieb der Vorrichtung gehen aus den jeweils zugeordneten abhängigen Unteransprüchen hervor. Dabei können die Merkmale des Hauptanspruchs mit Merkmalen der Unteransprüche und Merkmale der Unteransprüche untereinander kombiniert werden. Advantageous embodiments of the device according to the invention for cooling a superconducting machine and the method for operating the device are apparent from the respectively associated dependent subclaims. In this case, the features of the main claim with features of the subclaims and features of the subclaims can be combined with each other.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine umfasst wenigstens zwei Kaltköpfen und wenigstens zwei Kompressoren. Die Kaltköpfe sind jeweils über wenigstens eine Fluid-Leitung fluidisch mit wenigstens einem Kompressor verbunden. Die Vorrichtung weist erfindungsgemäß wenigstens eine Fluidsammel-Leitung auf. The device according to the invention for cooling a superconducting machine comprises at least two cold heads and at least two compressors. The cold heads are each fluidly connected via at least one fluid line with at least one compressor. The device according to the invention comprises at least one fluid collection line.
Über die Fluidsammel-Leitung sind die Kompressoren und die Kaltköpfe alle fluidisch über ein Arbeitsfluid miteinander verbunden. Bei Ausfall eines Kompressors können die restlichen Kompressoren über die Fluidsammel-Leitung eine sichere und kontinuierliche Kühlleistung an den Kaltköpfen sicher stellen. Ebenfalls bei einer Wartung eines Kompressors oder mehrerer Kompressoren kann über die gemeinsame Fluidsammel-Leitung mit Hilfe der restlichen Kompressoren eine sichere Versorgung aller Kaltköpfe mit Arbeitsfluid bzw. Kühlleistung sicher gestellt werden. Dadurch muss die Maschine bei einer Wartung oder einem Ausfall von Kompressoren nicht außer Betrieb genommen werden, sondern eine Kühlung der supraleitenden Komponenten in der Maschine kann aufrecht erhalten werden. About the fluid collection line, the compressors and the cold heads are all fluidly connected to each other via a working fluid. If one compressor fails, the remaining compressors can ensure a safe and continuous cooling capacity at the cold heads via the fluid collection line. Also at a maintenance of a Compressor or multiple compressors can be made sure with the help of the remaining compressors a secure supply of all cold heads with working fluid or cooling capacity on the common fluid collection line. As a result, the machine does not have to be taken out of service during compressor maintenance or failure, but cooling of the superconducting components in the machine can be maintained.
Die Kaltköpfe können jeweils mit wenigstens einer elektrischen Steuerleitung elektrisch verbunden sein. Dadurch ist eine Steuerung oder Regelung der Kaltköpfe abhängig der benötigten Kühlleistung möglich. Die Vorrichtung kann wenigstens eine zentrale elektrische Steuerung aufweisen, welche mit der wenigstens einen elektrischen Steuerleitung, insbesondere mit allen elektrischen Steuerleitungen elektrisch verbunden ist. Die zentrale elektrische Steuerung kann alternativ oder zusätzlich mit dem wenigstens einen Kompressor verbunden sein. Dadurch ist eine Steuerung der Kompressoren abhängig von der an den Kühlköpfen benötigten Kälteleistung möglich. Es kann bei Ausfall einer Komponente, wie z.B. eines Kompressors, über die zentrale elektrische Steuerung eine Steuerung oder Regelung der anderen Komponenten wie z.B. der anderen Kompressoren erfolgen, um den Leistungsausfall der einen ausgefallenen Komponente zu kompensieren. The cold heads can each be electrically connected to at least one electrical control line. As a result, a control or regulation of the cold heads depending on the required cooling capacity is possible. The device may have at least one central electrical control, which is electrically connected to the at least one electrical control line, in particular to all electrical control lines. The central electrical control may alternatively or additionally be connected to the at least one compressor. This makes it possible to control the compressors depending on the cooling capacity required at the cooling heads. It may fail in case of failure of a component, e.g. a compressor, via the central electrical control, a control or regulation of the other components such. the other compressors to compensate for the power failure of a failed component.
Die wenigstens eine Fluid-Leitung kann jeweils aus wenigstens einer Hochdruckfluid-Leitung und aus wenigstens einer Niederdruckfluid-Leitung aufgebaut sein. Die Fluidsammel-Leitung kann aus wenigstens einer Hochdruckfluidsammel-Leitung und aus wenigstens einer Niederdruckfluidsammel-Leitung aufgebaut sein. So kann z.B. ein Arbeitsfluid, wie z.B. Helium oder Stickstoff, durch den Kompressor komprimiert werden, d.h. dessen Druck erhöht werden, und über die Hochdruckfluid-Leitung, die Hochdruckfluidsammel-Leitung und weiter über die Hochdruckfluid-Leitung zu den Kühlköpfen transportiert werden. Die Kühlleistung, welche das Arbeitsfluid am Kompressor durch Verdichtung und Abführung der dabei entstandenen Wärmemenge an die Umwelt erhalten hat, kann das Arbeitsfluid am Kaltkopf durch Ausdehnung bzw. Druckerniedrigung wieder abgeben. Durch Druckerniedrigung findet insbesondere eine adiabatische Ausdehnung unter Abkühlung des Arbeitsfluids statt. Die Kälteleistung gibt das Arbeitsfluid an den Kaltkopf unter Druckerniedrigung durch Wärmetausch ab. Das Arbeitsfluid wird dann über die Niederdruckfluid-Leitung, die Niederdruckfluidsammel-Leitung und weiter über die Niederdruckfluid-Leitung zu dem wenigstens einen Kompressor transportiert, wodurch ein geschlossener Kreislauf hergestellt sein kann. Die Transportvorgänge der Fluide können durch Pumpen, durch Druckunterschiede und/oder durch Schwerkraft erfolgen. In der Regel erfolgt der Transport durch die Druckunterschiede. The at least one fluid conduit may be constructed of at least one high pressure fluid conduit and at least one low pressure fluid conduit. The fluid collection conduit may be constructed of at least one high pressure fluid collection conduit and at least one low pressure fluid collection conduit. Thus, e.g. a working fluid, such as Helium or nitrogen, are compressed by the compressor, i. the pressure of which is increased and transported to the cooling heads via the high pressure fluid line, the high pressure fluid collection line, and further via the high pressure fluid line. The cooling power, which has received the working fluid at the compressor by compression and removal of the resulting amount of heat to the environment, can return the working fluid at the cold head by expansion or pressure reduction again. By lowering the pressure, in particular, an adiabatic expansion takes place with cooling of the working fluid. The cooling capacity releases the working fluid to the cold head while reducing the pressure by heat exchange. The working fluid is then transported to the at least one compressor via the low pressure fluid line, the low pressure fluid collection line and further via the low pressure fluid line, whereby a closed loop can be established. The transport processes of the fluids can be done by pumps, by pressure differences and / or by gravity. In general, the transport is carried out by the pressure differences.
Alternativ kann ein Transport von flüssigem und/oder gasförmigem Arbeitsfluid auch statt über getrennte Hochdruck- und Niederdruckfluid-Leitungen über gemeinsame Leitungen erfolgen. Alternatively, a transport of liquid and / or gaseous working fluid can also take place via separate high-pressure and low-pressure fluid lines via common lines.
Die wenigstens zwei Kaltköpfe und die wenigstens zwei Kompressoren können über die Hochdruckfluid-Leitungen miteinander fluidisch verbunden sein, wobei wenigstens zwei, insbesondere alle Hochdruckfluid-Leitungen über die wenigstens eine gemeinsame Hochdruckfluidsammel-Leitung miteinander fluidisch verbunden sind. Die wenigstens zwei Kaltköpfe und die wenigstens zwei Kompressoren können über die Niederdruckfluid-Leitungen miteinander fluidisch verbunden sein, wobei wenigstens zwei, insbesondere alle Niederdruckfluid-Leitungen über die wenigstens eine gemeinsame Niederdruckfluidsammel-Leitung miteinander fluidisch verbunden sind. The at least two cold heads and the at least two compressors can be fluidly connected to one another via the high-pressure fluid lines, wherein at least two, in particular all, high-pressure fluid lines are fluidically connected to one another via the at least one common high-pressure fluid collection line. The at least two cold heads and the at least two compressors can be fluidly connected to one another via the low-pressure fluid lines, wherein at least two, in particular all, low-pressure fluid lines are fluidically connected to one another via the at least one common low-pressure fluid collection line.
Die wenigstens eine Fluid-Leitung kann wenigstens ein Ventil umfassen. Dieses Ventil kann z.B. ein Überstromventil oder ein elektrisch steuerbares Ventil sein. Die wenigstens eine Fluid-Leitung, welche aus wenigstens einer Hochdruckfluid-Leitung und aus wenigstens einer Niederdruckfluid-Leitung aufgebaut ist, kann wenigstens ein Ventil jeweils in jeder Hochdruckfluid-Leitung und/oder wenigstens ein Ventil jeweils in jeder Niederdruckfluid-Leitung umfassen, zur Vermeidung von fluidischen Rückströmungen und/oder zur Steuerung der Fluidströme. The at least one fluid conduit may comprise at least one valve. This valve may e.g. be an overflow valve or an electrically controllable valve. The at least one fluid conduit constructed of at least one high pressure fluid conduit and at least one low pressure fluid conduit may include at least one valve in each high pressure fluid conduit and / or at least one valve in each low pressure fluid conduit, for avoidance of fluidic backflows and / or for controlling the fluid flows.
Die Kompressoren können Helium-Kompressoren sein oder umfassen. Die Fluidsammel-Leitung kann ein Helium-Bus-System sein oder Teil eines Helium-Bus-Systems sein. Statt Helium kann auch ein anderes Arbeitsfluid verwendet werden, wie z.B. Stickstoff. The compressors may be or include helium compressors. The fluid collection conduit may be a helium-bus system or part of a helium-bus system. Instead of helium, another working fluid may also be used, e.g. Nitrogen.
Die Kompressoren können ölhaltige oder ölfreie Kompressoren sein oder umfassen, insbesondere Linearkompressoren. The compressors may be or include oily or oil-free compressors, especially linear compressors.
Die Leitungen können Puffervolumina umfassen, insbesondere zum Dämpfen von Druckänderungen. Dadurch wird ein kontinuierliches Kühlen der zu kühlenden Maschinenteile sicher gestellt. The conduits may include buffer volumes, particularly for damping pressure changes. As a result, a continuous cooling of the machine parts to be cooled is ensured.
Das Verhältnis der Anzahl der Kompressoren zu den Kaltköpfen kann ungleich 1:1 sein. Da die Kompressoren mit den Kaltköpfen fluidisch über die Fluidsammel-Leitung verbunden sind, ist keine 1:1 Zuordnung eines Kompressors jeweils zu einem Kaltkopf notwendig. Die Kälteleistung kann angepasst werden durch Zu- und/oder Abschalten von Kompressoren und bei Wartung können Kompressoren ebenfalls abgeschaltet werden, ohne dass ein Gesamtausfall der Maschine bzw. der Kühlung der Maschine erfolgt. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Vorrichtung und ermöglicht einen Dauerbetrieb ohne Ausfallzeiten z.B. bei Wartung von Komponenten. The ratio of the number of compressors to the cold heads may not be equal to 1: 1. Since the compressors are fluidically connected to the cold heads via the fluid collection line, there is no need for a 1: 1 assignment of a compressor to a cold head. The cooling capacity can be adjusted by switching compressors on and / or off, and during maintenance, compressors can also be switched off without any intervention Total failure of the machine or the cooling of the machine takes place. This increases the reliability of the device and allows continuous operation without downtime, for example, during maintenance of components.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb der zuvor beschriebenen Vorrichtung umfasst, dass die Kompressoren und die Kaltköpfe über wenigstens eine gemeinsame Fluidsammel-Leitung fluidisch verbunden werden, durch welche insbesondere ein Arbeitsfluid von den Kompressoren zu den Kaltköpfen und/oder umgekehrt strömt. Über die Fluidsammel-Leitung sind alle Kompressoren mit allen Kaltköpfen fluidisch verbunden, was die zuvor unter der Vorrichtung beschriebenen Vorteile aufweist. Bei einem geschlossenen Kreislauf werden eine kontinuierliche und sichere Kühlung und ein sicherer Betrieb der Maschine bzw. der zu kühlenden Einrichtung ermöglicht. An inventive method for operating the device described above comprises that the compressors and the cold heads are fluidly connected via at least one common fluid collection line through which in particular a working fluid flows from the compressors to the cold heads and / or vice versa. Through the fluid collection line all compressors are fluidly connected to all cold heads, which has the advantages previously described under the device. In a closed circuit, a continuous and safe cooling and safe operation of the machine or the device to be cooled is made possible.
Die Zahl der im Betrieb befindlichen Kompressoren und Kaltköpfe kann im Betrieb geändert werden, insbesondere durch Zu- oder Abschalten der Kompressoren gesteuert oder geregelt. Dies kann insbesondere über eine zentrale elektrische Steuerung erfolgen. Dadurch muss nicht für jeden Kompressor eine eigene Steuerung oder Regelung vorgesehen werden, was Kosten spart. Eine gemeinsame Steuerung oder Regelung der Kompressoren z.B. abhängig von den Kaltköpfen und/oder umgekehrt bzw. der Komponenten des Systems abhängig voneinander, ermöglicht ein besseres Zusammenspiel der Kompressoren und/oder Kaltköpfe und eine bessere Steuerung der benötigten Kaltleistung. The number of operating compressors and cold heads can be changed during operation, in particular controlled or regulated by switching on or off the compressors. This can be done in particular via a central electrical control. As a result, it is not necessary to provide a separate control or regulation for each compressor, which saves costs. A common control of the compressors e.g. Depending on the cold heads and / or vice versa or the components of the system dependent on each other, allows a better interaction of the compressors and / or cold heads and better control of the required cold power.
Die mit dem Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine verbundenen Vorteile sind analog den Vorteilen, welche zuvor im Bezug auf die Vorrichtung zur Kühlung einer supraleitenden Maschine beschrieben wurden. The advantages associated with the method of operating the apparatus for cooling a superconducting machine are analogous to the advantages previously described with respect to the apparatus for cooling a superconducting machine.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Preferred embodiments of the invention with advantageous developments according to the features of the dependent claims are explained in more detail with reference to the figures, but without being limited thereto.
Es wird in den Figuren dargestellt: It is shown in the figures:
In der
Ein Kompressor
Am Kaltkopf
Am Kompressor
Der Kompressor
Die Kühlung einer Maschine mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung
In
Die Fluidsammel-Leitung
Ein Kompressor
Das an den Kompressoren
An den Kaltköpfen
Um Rückströmungen von den Kompressoren
Es ist ausgehend von den Kompressoren
An den Kompressoren
Die Kompressoren
In den Leitungen
Durch die Verwendung eines gemeinsamen Kreislaufs zwischen allen Kompressoren
Die zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele und Varianten können einzeln und in Kombination verwendet werden. Sie können auch in Kombination mit dem Beschriebenen sowie mit allgemein bekannten Ausführungsbeispielen aus dem Stand der Technik verwendet werden. So sind z.B. unterschiedliche Anordnungen der Steuerung und der zu steuernden Komponenten möglich. Kühlflüssigkeiten wie Helium oder Stickstoff können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Auch ist eine Anordnung von zusätzlichen Ventilen, wie z.B. Rückstromventilen oder elektrisch geregelt oder gesteuerten Ventilen in der Sammel-Leitung und/oder den Leitungen zu den Kaltköpfen und/oder den Kompressoren hin möglich. The inventive embodiments and variants described above can be used individually and in combination. They may also be used in combination with what has been described as well as well known prior art embodiments. Thus, e.g. different arrangements of the controller and the components to be controlled possible. Coolants such as helium or nitrogen may be used singly or in combination. Also, an arrangement of additional valves, such as e.g. Return valves or electrically controlled or controlled valves in the collection line and / or the lines to the cold heads and / or the compressors out possible.
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Cited By (2)
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| EP3770529A4 (en) * | 2018-03-23 | 2021-05-19 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | CRYOGENIC REFRIGERATOR |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020007986A (en) * | 2018-07-10 | 2020-01-16 | 住友重機械工業株式会社 | Cryopump system |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6308520B1 (en) * | 1998-11-30 | 2001-10-30 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Multi-type pulse-tube refrigerating system |
| US20090229291A1 (en) * | 2008-03-11 | 2009-09-17 | American Superconductor Corporation | Cooling System in a Rotating Reference Frame |
| DE102010041194A1 (en) | 2010-09-22 | 2012-03-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Apparatus and method for cooling a superconducting machine |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11257774A (en) * | 1998-03-12 | 1999-09-24 | Mitsubishi Electric Corp | Cool storage refrigerator |
| US6347522B1 (en) * | 2000-01-11 | 2002-02-19 | American Superconductor Corporation | Cooling system for HTS machines |
| US6415613B1 (en) * | 2001-03-16 | 2002-07-09 | General Electric Company | Cryogenic cooling system with cooldown and normal modes of operation |
| US7127901B2 (en) * | 2001-07-20 | 2006-10-31 | Brooks Automation, Inc. | Helium management control system |
| JP4040626B2 (en) * | 2002-12-16 | 2008-01-30 | 住友重機械工業株式会社 | Refrigerator mounting method and apparatus |
| KR20100046274A (en) * | 2007-08-28 | 2010-05-06 | 캐논 아네르바 가부시키가이샤 | Cryopump system |
-
2011
- 2011-06-01 DE DE201110076858 patent/DE102011076858A1/en not_active Withdrawn
-
2012
- 2012-05-23 WO PCT/EP2012/059523 patent/WO2012163739A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6308520B1 (en) * | 1998-11-30 | 2001-10-30 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Multi-type pulse-tube refrigerating system |
| US20090229291A1 (en) * | 2008-03-11 | 2009-09-17 | American Superconductor Corporation | Cooling System in a Rotating Reference Frame |
| DE102010041194A1 (en) | 2010-09-22 | 2012-03-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Apparatus and method for cooling a superconducting machine |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3390821A4 (en) * | 2015-12-18 | 2020-02-26 | Sumitomo (Shi) Cryogenics of America, Inc. | DOUBLE HELIUM COMPRESSORS |
| US11149992B2 (en) | 2015-12-18 | 2021-10-19 | Sumitomo (Shi) Cryogenic Of America, Inc. | Dual helium compressors |
| EP3770529A4 (en) * | 2018-03-23 | 2021-05-19 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | CRYOGENIC REFRIGERATOR |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012163739A1 (en) | 2012-12-06 |
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