液氮广泛地用作冷却剂。当使用固体氮和液氮的果冻状混合物时，其密 度和单位质量的冷却能力增大，从而该混合物成为有效的冷却剂。但是，没 有建立起用于经济地生产含有具有均匀和微细颗粒尺寸的固体氮的氮浆的 方法。
与液氮相比，氮浆具有优异的吸收热负荷的能力，因为使用了固体氮的 熔融潜热，因此氮浆能够有效地用于冷却用于高温超导的电力传输电缆和高 温超导装置例如磁体、限流装置和变压器等。另外，利用密度和单位质量的 冷却能力增大的特性，固体氢和液体氢的果冻状混合物作为一种未来的航空 飞机燃料引起了关注，其生产方法和装置得到开发。
氢浆的生产方法有(1)喷雾法，(2)凝固-熔融法和(3)氦冷冻法。 在喷雾法(1)中，当将低温容器(低温恒温器)减压至50mmHg以下且将 液体氢喷淋至容器内时，液体颗粒失去蒸发潜热，使得温度降低并生成固体 氢颗粒。在凝固-熔融法(2)中，当使用真空泵给装有液氢的低温容器减压 时，由于失去蒸发潜热，氢气从液体氢的液面蒸发出来，在液体氢的液面上 产生固体氢。使用机械方法粉碎固体氢以得到氢浆。在氦冷冻法(3)中， 将液体氢充入其中布置有换热器的低温容器中，加入温度低于18-13K的 氦气，通过在换热器上冷却液体氢将其固化。使用机械方法刮下固化的氢以 得到氢浆(见日本特开平专利公布JP06-241647)。
日本特开平专利公布JP08-285420公开了一种生产氢浆的方法，其中通 过将液体氢吹入减压低温容器生成固体氢并在容器中加入液体氢，并用为容 器设置的搅拌器来搅拌内容物。另外，日本特开平专利公布JP08-283001公 开了以下用于生产氢浆的方法。当将氢气从低温容器底部引入充有液氦的容 器中时，当氢气在液氦中上升时，冷却氢气以使其固化。尽管液氦被蒸发， 但是如果继续引入氢气，同时排出蒸发的氦，则容器几乎被固体氢充满。然 后，将液体氢充入容器中以得到氢浆。通过这种方法，保持容器内部的压力 大于大气压，从而空气不会从外部进入容器，并且由于液氦导致的骤冷，得 到的氢浆中的固体氢粒子是均匀的微细颗粒。
日本特开平专利公布JP06-281321公开了一种用于生产氢浆的方法和装 置，其中使用在低温容器(低温恒温器)中的液体氢中的液体氦的冷却热在 冷却的固体表面上固化液体氢，由此通过在低温容器中吹散冷却的液体氢从 而连续产生大量的氢浆。
尽管在上述方法中，使用液体氮而不是液体氢得到氮浆，但是每种方法 都存在以下问题。在喷雾法(1)中，由于液体氢(当生产氮浆时是液体氮) 被吹入抽空的低温容器中，因此空气可能会从外部进入容器中。在凝固-熔 融法(2)中，由于低温容器内部减压，空气可能会从外部进入容器，而且 存在固体氢颗粒大而不均匀的缺点。在氦冷冻法(3)中，固体氢的颗粒也 是大而不均匀的，而且需要特定的换热器。
对于JP08-285420，当液体氢被吹入减压冷却容器中时，空气可能会从 外部进入。由于液体氦在大气压下的沸点是4.22K而固体氢的熔点为13.83 K，因此，如果为了使用JP08-283001的方法得到固体氢的微细颗粒而将浸 入液氦中的吹入喷嘴的吹孔直径做小，则被冷却至固体氢的熔点以下的喷嘴 的吹孔可能会被固体氢堵塞。由于固体氮的熔点为63.17K，远远大于固体 氢的熔点，因此如果使用该方法生产固体氮，除非喷嘴孔的直径和流动体积 很大，否则喷嘴会被堵塞，从而导致不能稳定地得到固体氮的微细颗粒。
上述现有技术的目的都是生产氢浆；而且使用了不同于目的材料的冷却 剂(氦)。即使使用该技术用于生产氮浆，当通过再冷凝使用已经用作冷却 剂的氦时，需要液化装置，而且温度必须低于氮气或氢气的液化温度，由此 装置变大而且生产成本提高。
现在还没有合适的方法用于估算氮浆中的固体氮浓度。如果氮浆流动， 则可以通过质量流量计测定浓度。由于除非流动才能测量，因此需要用于流 动的装置。另外，为了在极低温度下使用，需要增加绝热装置，这导致高的 生产成本。此外，由于为了液化氦，将氮在装置中混合，因此难以长时间操 作该装置或者需要高性能的装置。
同时，由于需要保持温度低于材料的临界温度，以激活超导线圈、超导 电缆或者其他处于超导状态的材料，因此常规上是通过将物体浸入液氦(b.p. 4.2K)中使其冷却(例如，见JP06-77541，JP09-283321)，然而，随着超导 材料的研究和开发的进行，已经发现并使用了具有高的临界温度的材料，其 冷却温度变高。由于高温超导材料的出现，可以使用液氮(b.p.77K)代替 高成本的液氦，从而液氮变得特别有利于实际使用。
当通过将超导装置浸入液氮中来使用液氮将其冷却时，产生了多种构 想，以通过借助于因AC损失产生的热量或者由外部进入的热量来防止在液 氮中形成气泡，因为气泡会劣化绝热性能。例如将液氮冷却至液氮的沸点以 下来使用，通过加压提高沸点或者将两种方法结合起来。但是，冷却熔点为 63K的液氮且不发生固化的温度被限制到最好65K。沸腾之前的上限约为 75K。这就意味着能够通过液氮的焓(sensible heat)进行冷却的温度范围有10 度的波动。由于液氮的比热是2kJ/kg，因此表示单位液氮质量的液氮的焓的 热容仅为20kJ/kg。而且，事实上，通常被冷却的超导体的性能在液氮凝固 点附近温度下比在液氮沸点附近温度下更稳定。
更具体地，由于能够利用处于液体状态的液氮的焓进行冷却的温度范围 窄而且热容小，因此，需要大量的液氮用于冷却(排出热)，从而超导装置 的体积变大。如果使用这个方法将冷却温度升高到约沸点，则超导装置的性 能被限制到该温度。

鉴于上述现有技术存在的上述问题，做出了本发明。本发明的目的是提 供生产氮浆的方法和装置，其对于生产氮浆是全新且简单的，而且提供一种 用于估算氮浆的固体浓度的方法。本发明的另一个目的是提供一种在低温下 使用少量冷却剂有效冷却超导体的方法，其中使用在固体和液体氮的共存温 度下显示超导状态的超导材料。
为了解决上述问题，发明人提出了以下发明。
根据本发明，用于生产氮浆的方法的特征在于，将液氮充入低温容器中； 在该容器中布置喷射器，该喷射器通过吹送压力高于大气压的冷却剂(液体 或气体)例如低温氦气或液氦从而吸入液氮；使用冷却剂冷却与冷却剂一起 被吹送的液氮以形成下落的固体氮微细颗粒；将容器空间中的气体从容器中 排放出来以保持容器空间的压力大于大气压。
在气态冷却剂例如氦的气氛中，其中保持其压力略高于大气压，通过喷 射器将液氮吸入并吹入气态冷却剂的气氛中，在喷射器中液氦或低温气态氦 是其工作流体，由此通过在喷射器的扩散器部分或者在离开扩散器之后与工 作流体的冷却液或冷却气碰撞或混合，从而冷却被吹入的液氮以使其固化。 因此，产生具有小且均匀的粒度的固体氮。由于固体氮具有比气氛中的气体 更大的比重，因此固体氮在重力作用下落到容器下部，并与液氮混合以生成 氮浆。如果工作流体是冷却液，则通过使容器中的氮失去热量而蒸发冷却液。 由于充入容器下部的液氮的温度高于容器气氛的温度，因此液氮蒸发，从而 气氛中的气体成为冷却气体和氮气的混合气体，总是将其排放出去，以保持 容器内部具有大于大气压的恒定压力。因此，空气不会进入容器。通过将混 合气体分离成冷却剂和氮气从而再利用该混合气体。氦、氢和氖都可以用作 冷却剂。
根据本发明，通过改变用于向喷射器供给冷却剂的压力来控制固体氮的 粒度。当压力增大时，从喷射器的喷嘴吹出的速率变大，使得被吸入的液氮 粒子更细，从而生成具有更小粒度的固体氮。而且，改变喷嘴孔的直径以及 将其与速率组合能够控制大范围的粒度。
另外，为了防止凝固从而在喷射器的扩散器部分堆积固体氮，优选加热 喷射器的扩散器部分。由于氮气在大气压下的熔点是63.17K，相比于冷却 剂例如氦的沸点(氦、氢和氖在大气压下的沸点分别是4.22K，20.28K和 27.09K)，氮气的熔点是极高的，因此，凝固的固体氮粘在扩散器部分，从 而使扩散器的通道变窄并堵塞通道，优选根据情况加热扩散器。
另外，通过布置两个喷射器并且通过使来自喷射器的扩散器的射流(jet stream)相互碰撞，优选将生成的固体氮制成微细颗粒。因此，与通过使来自 喷射器扩散器的冷却剂和液氮的混合射流相互碰撞而得到的单一射流相比， 生成的固体氮可以制成更细的颗粒。
根据本发明的另一方面，生产氮浆的装置包括能够向其内充入液氮的低 温容器；布置在容器内的喷射器和用于抽空容器空间的装置，其中用于供应 喷射器的工作流体的、通向容器外部的管线与喷射器的工作流体口相连，到 达容器底部附近的用于吸入液氮的管与喷射器的流体吸取口相连，通过用于 吸入欲与冷却剂一起被吹送的液氮的管吸入存储液氮，冷却固化，并通过管 线向喷射器供应液体或气体冷却剂例如液氦或低温氦气并通过吹送所述冷 却剂，使存储液氮以液氮微细颗粒的形式落入存储液氮中，其中所述管线用 于向喷射器提供工作流体的，且所述液体或气体冷却剂的压力高于容器空间 压力。
根据本发明，在用于向喷射器供应工作流体的管线侧配置调节压力的装 置，该装置改变施加于喷射器的冷却剂供应压力。
根据本发明，在喷射器的扩散器部分设置加热装置，用于防止凝固而在 喷射器的扩散器部分堆积固体氮。
根据本发明，通过布置两个喷射器并且通过使来自喷射器的扩散器的射 流相互碰撞，将生成的固体氮制成微细颗粒。
根据本发明，设置搅拌装置，用于不妨碍落在存储液氮表面的凝固的固 体氮进入存储液氮内。
根据本发明，设置用于防止落入存储液氮中的固体氮沉降的搅拌装置， 以均匀混合其混合物。
根据本发明，生产氮浆的方法的特征在于，对隔热容器中的液氮的气相 进行减压，以蒸发处于液相的氮，从而通过由此降低温度使氮的温度达到氮 的三相点，且通过保持在该三相点来生产固体氮；通过搅拌隔热容器的内容 物将得到的固体氮转变为淤浆。
根据本发明，分别搅拌液氮的液面部分和隔热容器的底部。
使隔热容器中的液氮失去蒸发潜热(199.1kJ/kg)，以使其在液体表面固 化(固化潜热为25.73kJ/kg)，从而生长固体氮的薄层。由于固体不与液体 混合，因此如果允许，则例如将搅拌叶片设置在液面附近以搅拌并造成液面 上的气流紊乱(turbulence)，使得固化的氮破碎且使密度大于液氮的固体氮沉 入液体中。当固体氮下沉而液面更新时，进行液面的进一步蒸发继续，从而 连续生成固体氮。
借助于设置在容器底部的大型搅拌叶片混合下沉的固体氮。固体氮的大 粒子反复相互碰撞，形成微细颗粒和其中液体和固体均匀混合(转变为淤浆) 的淤浆状流体。
根据本发明的又一方面，生产氮浆的装置包括：装有液氮的隔热容器； 连接至容器上部以降低容器内部压力的减压装置；能够搅拌隔热容器的内容 物的搅拌装置；以及温度检测装置，该装置的特征在于，通过减压装置降低 容器中的液氮的压力以蒸发氮，从而通过由此降低温度使氮的温度达到氮的 三相点并生成固体氮；通过使用搅拌装置搅拌得到的固体氮从而将生成的固 体氮转变为淤浆。
根据本发明，生产氮浆的装置包括：装有液氮的隔热容器；连接至容器 上部以降低容器内部压力的减压装置；能够搅拌隔热容器的内容物的搅拌装 置；温度检测装置；以及用于进行肉眼观察的窗口，该装置的特征在于，通 过减压装置降低容器中的液氮的压力以蒸发氮，从而通过由此降低温度使氮 的温度达到氮的三相点并得到固体氮；通过使用搅拌装置搅拌生成的固体 氮，将生成的固体氮转变为淤浆。
根据本发明，搅拌装置包括用于搅拌液氮液面的装置和用于搅拌隔热容 器底部的装置。
根据本发明的再一方面，用于估算氮浆的固体浓度的简单方法的特征在 于，当估算通过上述方法得到的氮浆的固体浓度时，测定当温度达到三相点 时氮浆的体积和操作终点时氮浆的体积以得到氮浆的固体浓度。
由于所述液体在三相点时的密度为868.4kg/m3且所述固体在三相点时 的密度为946kg/m3，因此，如果测定出当温度达到三相点时氮浆的体积和 操作终点时氮浆的体积就能够得到生成氮浆之后的固体氮浓度。
如果将水准仪布置在隔热容器中并且测定当时的水平高度，则通过测得 的值和容器的横截面积最容易得到体积。
根据本发明，在用于冷却超导体的方法中使用了在液氮温度或者液氮与 固体氮共存温度附近表现出超导状态的材料，用于冷却超导体的方法的特征 在于，使氮浆在隔热管中流动；将超导体放入流动的氮浆中；以及使超导体 与氮浆接触以使其冷却。
由于氮浆是固体氮与液氮的混合物，因此该混合物显示出接近固体氮熔 点的温度，又由于氮浆是流体，因此其能很好地湿润固体物表面，使得液体 渗入窄缝，并表现出好的导热性；而且，具有25kJ/kg的固体氮的熔融潜热 可以用于冷却。因此，其冷却效果高于液氮的焓的12.5倍；只要固体氮存在， 氮浆冷却剂的温度就不会升高到约63K以上，因此被浸入的超导体能被保 持在低温下。
甚至在停止输送氮浆冷却剂之后，由于其熔融潜热，超导体仍能在低温 下保持一定时间，因此体系的可靠性提高。
根据本发明，将超导体浸入装在隔热容器中的氮浆内，同时搅拌装在隔 热容器中的氮浆。因为氮浆的比重大于液氮，所以氮浆中的固体氮有沉降的 趋势。因此，优选均化淤浆的颗粒浓度，并且产生强制更新冷却体的传热膜 的效果。
根据本发明，在用于冷却超导体的方法中使用了在液氮温度或者液氮与 固体氮共存温度附近表现出超导状态的材料，用于冷却超导体的方法的特征 在于，使氮浆在隔热管中流动；将超导体放入流动的氮浆中；以及使超导体 与氮浆接触以使其冷却。
该方法对于冷却长的物体例如超导电缆是有效的，且该方法具有由于流 动造成的搅拌效果，从而该方法具有防止淤浆中的粒子沉降且强制更新传热 膜的效果。
根据本发明的另一方面，在用于冷却超导体的装置中使用了在液氮温度 或者液氮与固体氮共存温度附近表现出超导状态的材料，用于冷却超导体的 装置的特征在于，设置有隔热容器、保存在容器中的氮浆以及用于将物体浸 入氮浆中的入口和出口。
对于这种间歇式冷却装置，还设置有进孔和出孔，其中进孔能够引入具 有高浓度固体氮的新鲜氮浆，出孔用于排出氮浆或液氮，浓度由于向冷却物 体提供潜热而被液化，氮浆的固体氮浓度变低或为零的，由此能够在合适的 时间更新容器内的淤浆或液体。另外，以给定速率引入新鲜氮浆并以相同的 速率排出容器内部的氮浆以平衡固体氮的浓度，使得持续保持预定的冷却效 果。
冷却装置于生产氮浆的装置相连。使用生产氮浆的装置，增大从冷却装 置的出孔排出的、浓度变低或为零的氮浆或液氮的固体氮浓度，并将氮浆或 液氮送回冷却装置以保持冷却能力不变。
根据本发明，用于冷却超导体的装置还包括用于搅拌保存在容器中的氮 浆的搅拌器。
根据本发明，在用于冷却超导体的装置中使用了在液氮温度或者液氮与 固体氮共存温度附近表现出超导状态的材料，用于冷却超导体的装置的特征 在于，该装置包括能够放入物体进行冷却的隔热管、用于使氮浆在隔热管中 流动的装置、用于将物体放入管中和从管中取出的入口和出口、至少足以在 管中流动的氮浆，其中将物体放入流动的氮浆中，并与氮浆接触以使其冷却。
用于使氮浆流动的装置可以是形成循环流动的装置，其中液体传动装置 例如泵被连接在管的上游端或上游部分和管的下游端或下游部分之间。将液 体传动装置例如泵连接至管的上游端或上游部分，借助压力输送氮浆，以及 将氮浆从下游端或下游部分取出以使其在管中流动是可行的。对于后一种情 况的液体传动装置，它可以是借助重力从布置在高于管的位置的罐中流出的 装置。
对于形成循环流的结构，在循环管路中的某个位置设置能够引入具有高 的固体浓度的新鲜氮浆的引入口，在比循环管路的引入口更靠下游的另一点 设置排放具有低的固体氮浓度的氮浆或液氮的排放口，其中新鲜氮浆的引入 与低浓度氮浆或液氮的排放保持平衡，以保持冷却能力不变。
冷却装置与用于生产氮浆的装置相连。借助于生产氮浆的装置，增大从 冷却装置的排放口排出的、固体氮浓度变低或为零的氮浆或液氮的固体氮浓 度，并通过引入口将氮浆或液氮送回冷却装置，以保持冷却能力不变。
如上所述，本发明的效果总结如下。
由于使用喷射器的本发明能够在大气压或者略高于大气压的压力下，在 低温容器中生产固体氮或氮浆，因此，在生产过程中空气不可能从外部混入 容器。
而且，由于在使用喷射器剧烈混合液氮和冷却剂时冷却液氮并生成固体 氮，因此，生成的固体氮具有精细和均匀的粒径。
另外，通过改变供给压力和/或冷却剂喷嘴的直径可以改变生成的固体氮 的粒径，所述冷却剂是喷射器的传动流体。
此外，通过加热喷射器的扩散器部分，防止凝固的固体氮粘在扩散器部 分，从而使扩散器通道变窄并堵塞通道。
可以通过面对面地布置两个喷射器并且通过使来自喷射器扩散器的射 流相互碰撞，将生成的固体氮制成微细颗粒。
通过搅拌液氮的液面能够防止由于接触冷却剂而导致的液面凝固。
涉及生产氮浆和估算氮浆中的固体氮的本发明的效果总结如下。
根据本发明的上述内容，由于没有使用氮以外的冷却剂，因此无需安装 大型装置例如再压缩冷却剂的装置。因此，可以不使用这种大型装置而生产 比液氮更有效的氮浆作为冷热源(cold heat source)。
根据本发明的上述内容，可以不使用特殊装置来估算固体氮的浓度。
此外，涉及使用氮浆冷却的本发明效果总结如下。
根据本发明的上述内容，使用氮浆可以将冷却温度降低至氮气的凝固点 (63K)。因此，尽管与液氦相比是廉价的，但是超导材料的选择范围变宽 或者能够保持超导性能稳定。
由于以淤浆状态使用氮浆，淤浆状冷却剂能够流入狭窄部分并能很好地 湿润冷却物体表面，这产生了良好的导热特性。
由于通过使用氮浆利用了固体氮的熔融潜热，因此其冷却效果是使用单 位质量冷却剂液氮的焓的效果的12.5倍。因此，需要比使用液氮的情况更少 的冷却剂，从而装置能变得更小。
附图说明
图1是布置在低温容器中的喷射器的截面图。
图2是表示设置有喷射器的低温容器的管道的图。
图3是表示两个喷射器面对面设置的情况的图。
图4是表示图3所示两喷射器的喷嘴倾斜向下布置的情况的图。
图5是本发明的第二实施方案的装置的示意图。
图6是本发明的第四实施方案的装置的示意图。
图7是本发明的第五实施方案的装置的示意图。

下面将参考附图通过实施例详细描述本发明。但是应当理解，具体实施 方案中例如关于尺寸、材料种类、结构和元件相对布置等的描述并不是试图 将本发明限制为所公开的具体形式，除非另外具体描述，其目的是为了公开
实施例。
第一实施方案
图1是布置在低温容器中的喷射器的截面图。如图1所示，喷射器1包 括喷嘴2和具有扩散器部分3a的外圆柱体3。喷嘴2伸入外圆柱体3的内部 空间4。如箭头A所示供应液体或气体冷却剂，并从喷嘴口2a吹向扩散器 部分3a。如箭头B所示，从外圆柱体3的吸入孔3b将装在低温容器中的液 氮吸入内部空间4，并与流经扩散器部分3a的冷却剂一起被吹入低温容器的 内部空间。在扩散器部分3a的外部设置加热器5，以防止固体氮凝固并固定 在其上。
图2是表示设置有喷射器的低温容器的管道的图。图3是表示两个喷射 器面对面设置的情况的图。图4是表示图3所示两喷射器的喷嘴倾斜向下布 置的情况的图。在图2-4中，相同的符号表示相同的元件。
在图2中，液氮11被充入低温容器10。从带有阀门的液氮供应管线13 供应液氮11。通过带有阀门的喷射器工作流体供应管线14，向布置在低温 容器10中的喷射器1的喷嘴2供应冷却剂例如液氦或低温氦气。作为冷却 剂，除了氦，可以使用氖或氢。将具有真空泵16和阀门的抽空管线15和带 有阀门的、用于保持略高于大气压的压力的抽空管线17连接起来。将连接 至喷射器1的吸入孔3b的液氮吸入管18的下部浸入液氮中。
当将液氮充入低温容器中并且密封容器并经具有真空泵16和阀门的抽 空管线15进行减压时，液氮蒸发，且由于蒸发潜热导致液氮的温度降低。 当液氮温度达到大气压下的熔点时，即约65K(略高于固化温度)，供应液 氦或低温氦气以增大容器的内部压力至大气压或略高于大气压。可以通过喷 射器工作流体供应管线14和喷射器1来供应冷却剂。当以略高于容器压力 的压力连续向喷射器1供应冷却剂时，液氮11在从喷嘴2的喷嘴口2a吹出 的冷却剂射流的作用下通过吸入管18被吸入喷射器1的吸入孔3b，并且通 过扩散器部分3a与冷却剂一起被吹入空间12。在从扩散器部分出来之后， 液氮在扩散器部分3a处与冷却剂剧烈碰撞并与其混合，从而被冷却并形成 具有相当均一的直径的固体氮微细颗粒。固体氮具有远远大于充入空间12 中的冷却剂气体的比重，从而在重力作用下下落。供应作为工作流体的冷却 剂在容器中产生量增加的冷却剂气体，导致容器中形成高压。因此，为了保 持空间12中的压力略高于大气压，从抽空管线17连续排放空间12中的气 体。
当低温冷却剂接触液氮11的上表面时，液面凝固，从而固体氮不能与 下面的液氮混合。因此，将用于搅拌的马达20布置在液氮11的液面附近， 从而通过搅拌液面防止液面凝固。布置在液氮11下部的、用于搅拌的马达 21是用于混合液氮和固体氮并将其转变为淤浆。
或者，在经具有真空泵16和阀门的抽空管线15将容器抽真空之后，通 过喷射器工作流体供应管线14充入冷却剂例如液氦或低温氦气，并且通过 液氮供应管线13充入液氮。充入液氮使得容器中的压力等于大气压或略高 于大气压。冷却剂例如液氦立即蒸发而占据空间12，液氮在低温容器10的 下部聚集。然后，以高于容器10的压力通过喷射器工作流体供应管线14向 喷射器1的喷嘴2供应冷却剂，与上述相似。
容器10中的液氮温度高于空间12中的气体温度。氮气从液氮11的表 面部分蒸发，空间12中的气体成为冷却剂气体和氮气的混合物。通过将从 抽空管线17排放出来的气体分离为冷却剂气体和氮气，从而再利用该气体。 继续该操作，液氮和固体氮的混合物——氮浆聚集在容器10的下部，且最 终只有固体氮聚集。在合适的时间，通过带有阀门19的排放管线排放氮浆。 通过平衡液氮的供应量和固体氮的生成量可以连续生产氮浆。在吸入管18 的底端设置过滤器18a，用于防止吸入固体氮。尽管如图2所示设置了一个 喷射器，但是自然可以设置多个喷射器。
图3示出了在低温容器10中面对面布置两个喷射器1和1’的情况。通 过在喷射器工作流体供应管线14下游处分岔，向喷射器1和1’供应冷却剂 即工作气体。在吸入管18和18’的底端设置过滤器18a和18’a，并将其浸入 液氮11中。
面对面地布置两个喷射器1和1’的扩散器部分3a和3a’，使得通过相互 碰撞的两个射流C，C’精细地粉碎生成的固体氮。其他操作与图2所示的情 况相似。
图4是表示图3所示两个喷射器1，1’倾斜向下布置的情况的图。因此， 生成的液氮容易下落。
如上所述，尽管根据本发明说明了生产氮浆的例子，但是上述方法也能 够用于生产氢浆。
第二实施方案
图5是本发明的第二实施方案的装置的示意图。在图5中，104是隔热 容器；102是装在容器中的液氮；109是用于对气态物质进行减压的真空泵 (减压装置)；108是能够检测三相点的温度计(测温装置)；107是能够测 量当前体积值的水准仪；103是能够打碎在液面上固化的固体氮块的搅拌叶 片(用于搅拌液面部分的装置)；105是能够进一步粉碎沉降的固体氮的底部 搅拌叶片(用于搅拌底部的装置)。
液氮102存储在隔热容器104中，使用真空泵109为容器内部的气相减 压。在进行减压时，液氮蒸发且由于蒸发潜热导致液氮的温度逐渐降低。
当通过继续减压使内容物达到氮的三相点时，开始生成固体氮。通过从 窗口106观察内部或者使用温度计108测得温度不低于63.1K，证实达到三 相点。当达到氮的三相点时，关闭真空泵109，使用水准仪107测量水平。 之后，开启真空泵109并旋转搅拌叶片103，105。
通过减压，在液氮的整个液面上少量地生成固体氮。如果留下这些固体 氮，则固体氮被向上吸至真空泵109的吸入孔从而离开液体，在该空间生成 下一批固体氮。在液面附近设置搅拌叶片103。通过操作搅拌叶片103来搅 拌液面，生成的固体氮101沉降在液体中。由于固体氮101的密度大于液氮， 因此固体氮沉降在底部。搅拌叶片105混合沉降的固体氮101和液氮102， 以得到淤浆状氮浆。
第三实施方案
接着，描述估算氮浆浓度的实施方案。将氮的蒸发潜热、固化潜热、液 氮密度、固体氮密度、氮在三相点时的体积、生成氮浆之后的氮的体积、蒸 发氮气体积的液氮相应值、蒸发的固体氮体积、进入隔热容器的热量以及生 成氮浆消耗的时间分别表示为Hv(kJ/kg)、Hs(kJ/kg)、Ml(kg/m3)、Ms(kg/m3)、 Vs(m3)、Vf(m3)、Xv(m3)、Xs(m3)、Q(kW)和T(s)。
由能量守恒定律，
          Hv×Ml×Xv＝Hs×Ms×Xs+Q×T              (1)
由质量守恒定律，
          Vs×Ml＝(Vf-Xs)×Ml+Xs×Ms+Xv×Ml        (2).
由上述联立方程得到Xv和Xs，将得到的值代入下面的方程以得到氮浆 浓度(IPF)。
          IPF＝Xs×Ms/((Vf-Xs)×Ml+Xs×Ms)
通过事先测量液氮的蒸发热，可以得到引入隔热容器中的热量Q。但是， 由于其只占蒸发的氮的小部分，因此可以将其省略。
第四实施方案
图6是本发明的第四实施方案的装置的示意图。在图6中，201是隔热 容器；204是固体氮的微细颗粒；203是液氮；202是氮浆，其是204和203 的混合浆体；205是超导体；206是设置在容器上的入口和出口。
通过入口和出口206将超导线圈(超导体205)放入隔热容器201中。 充入氮浆之后，关闭入口和出口206。冷却线圈以保持其低于超导临界温度。
第五实施方案
图7是本发明的第五实施方案的装置的示意图。在图7中，207是隔热 管；204是固体氮的微细颗粒；203是液氮；202是氮浆，其是204和203 的混合浆体；205’是超导体；206A和206B是设置在管上的入口和出口。
通过入口和出口206A，将长尺寸的超导电缆205’插入隔热管207中。 在压力下通过引入口(未在图中示出)通过流动装置(未在图中示出)转移 氮浆202，并通过排放口(未在图中示出)排放，由此氮浆在管中流动，从 而冷却超导电缆，并将其保持在超导临界温度以下。
工业实用性
根据本发明生产的氮浆能够用作各种工业中的冷热源。氮浆具有优异的 效用，例如便携性、方便性和低温性能，因此有望未来的需求会日益增加。
此外，由于本发明的冷却方法是具有良好的体积效率、能够在低于液氮 温度的温度下冷却且能够使用小型冷却装置保持低温的方法，因此，该方法 适用于冷却高温超导体，从而该方法有助于超导技术的实际应用。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种生产氮浆的方法，其特征在于，将液氮充入低温容器中；在该容 器中布置喷射器，该喷射器通过吹送压力高于容器内压力的冷却剂(液体或 气体)例如低温氦气或液氦从而吸入液氮；通过冷却剂来冷却与冷却剂一起 被吹送的液氮以形成下落的固体氮微细颗粒；将容器空间中的气体从容器中 排放出来以保持容器空间的压力高于大气压。
2.权利要求1的生产氮浆的方法，其中通过改变用于向喷射器提供冷却 剂的压力和/或通过改变喷嘴孔的直径来控制固体氮的粒度。
3.权利要求1的生产氮浆的方法，其中加热扩散器部分，以防止凝固而 在喷射器的扩散器部分堆积固体氮。
4.权利要求1的生产氮浆的方法，其中通过布置两个喷射器和通过使来 自喷射器扩散器的射流相互碰撞，将生成的固体氮制成微细颗粒。
5.权利要求1的生产氮浆的方法，其中用于喷射器的工作流体的冷却剂 是氦、氢或氖，且用于喷射器的工作流体的冷却剂优选是氦。
6.权利要求1的生产氮浆的方法，其中通过搅拌液氮表面从而防止低温 容器中的液氮表面凝固。
7.一种生产氮浆的装置，其包括能够向其内充入液氮的低温容器，布置 在容器内的喷射器和用于抽空容器空间的装置，其中用于向喷射器供应工作 流体的、通向容器外部的管线与喷射器的工作流体口相连，到达容器底部附 近的用于吸入液氮的管与喷射器的流体吸取口相连，通过用于吸入欲与冷却 剂一起被吹送的液氮的管吸入存储液氮，冷却固化，并通过管线向喷射器供 应液体或气体冷却剂例如液氦或低温氦气并通过吹送所述冷却剂，使存储液 氮以液氮微细颗粒的形式落入存储液氮中，其中所述管线用于提供喷射器的 工作流体，且所述液体或气体冷却剂的压力高于容器空间压力。
8.权利要求7的生产氮浆的装置，其中在用于向喷射器供应工作流体的 管线侧设置调节压力的装置，该装置改变向喷射器供应冷却剂的压力。
9.权利要求7的生产氮浆的装置，其中在喷射器的扩散器部分设置加热 装置，用于防止凝固而在喷射器的扩散器部分堆积固体氮。
10.权利要求7的生产氮浆的装置，其中通过布置两个喷射器和通过使 来自喷射器扩散器的射流相互碰撞，将生成的固体氮制成微细颗粒。
11.权利要求7的生产氮浆的装置，其中设置具有能够搅拌存储液氮表 面的叶片的搅拌器，且通过搅拌液氮表面而防止液氮表面凝固。
12.一种生产氮浆的方法，其特征在于，对隔热容器中的液氮的气相进 行减压，以蒸发液相中的氮气，从而通过由此降低温度使氮的温度达到氮的 三相点，且通过保持在该三相点来生成固体氮；通过搅拌隔热容器的内容物 将生成的固体氮转变为淤浆。
13.权利要求12的生产氮浆的方法，其中分别搅拌液氮的液面部分和隔 热容器底部。
14.一种生产氮浆的装置，其包括：装有液氮的隔热容器；连接至容器 上部的用于降低容器内部压力的减压装置；能够搅拌隔热容器的内容物的搅 拌装置；以及温度检测装置，其中，通过减压装置降低容器中的液氮的压力 以蒸发氮，从而通过由此降低温度使氮的温度达到氮的三相点并生成固体 氮；通过使用搅拌装置搅拌生成的固体氮，将生成的固体氮转变为淤浆。
15.一种生产氮浆的装置，其包括：装有液氮的隔热容器，连接至容器 上部的用于降低容器内部压力的减压装置；能够搅拌隔热容器的内容物的搅 拌装置；温度检测装置；以及用于肉眼观察的窗口，通过减压装置降低容器 中的液氮的压力以蒸发氮，从而通过由此降低温度使氮的温度达到氮的三相 点并生成固体氮；通过使用搅拌装置搅拌生成的固体氮，将生成的固体氮转 变为淤浆。
16.权利要求14或15的生产氮浆的装置，其中搅拌装置包括用于搅拌 液氮液面的装置和用于搅拌隔热容器底部的装置。
17.一种用于估算氮浆的固体浓度的简单方法，其中当估算通过权利要 求12的方法得到的氮浆的固体浓度时，测定当温度达到三相点时氮浆的体 积和操作终点时氮浆的体积以得到氮浆的固体浓度。
18.一种用于估算权利要求17的氮浆的固体浓度的简单方法，其中使用 设置在隔热容器中的水准仪测定氮浆的体积。
19.一种冷却超导体的方法，其中使用在液氮温度或者液氮与固体氮共 存温度附近表现出超导状态的材料，其中，将超导体浸入装在隔热容器中的 氮浆内，且使超导体与氮浆接触以使其冷却。
20.权利要求19的冷却超导体的方法，其中将超导体浸入装在隔热容器 中的氮浆内，同时搅拌装在隔热容器中的氮浆。
21.一种冷却超导体的方法，其中使用在液氮温度或者液氮与固体氮共 存温度附近表现出超导状态的材料，其中，使氮浆在隔热管中流动，将超导 体放入流动的氮浆中，且使超导体与氮浆接触以使其冷却。
22.一种冷却超导体的装置，其中使用在液氮温度或者液氮与固体氮共 存温度附近表现出超导状态的材料，其中，设置隔热容器、保存在容器中的 氮浆以及用于将超导体浸入氮浆中的入口和出口。
23.权利要求22的冷却超导体的装置，其中该装置还包括用于搅拌保存 在容器中的氮浆的搅拌器。
24.一种冷却超导体的装置，其中使用在液氮温度或者液氮与固体氮共 存温度附近表现出超导状态的材料，其中，该装置包括能够放入物体进行冷 却的隔热管、用于使氮浆在管中流动的装置、用于将物体放入管中和从管中 取出的入口和出口、至少足以在管中流动的氮浆，其中将物体放入流动的氮 浆中，并与氮浆接触以使其冷却。