Per iniziare
ho voluto inserire un piccolo approfondimento sulla criogenia, termine
fondamentale nell’argomento da me analizzato. Mi è stato assegnato, infatti, il
refrigeratore criogenico con compressore monostadio brevettato da Ralph C.
Longsworth nel 1994. Nel blog è presente un breve confronto tra i comuni
refrigeratori ed i refrigeratori criogenici, dove vengono messi in evidenza
alcuni dei vantaggi presentati dal dispositivo studiato. Sono passata dunque ad
una vera e propria descrizione del principio di funzionamento della macchina frigorifera
criogenica, così come spiegato nel brevetto originale ed ho inserito un’immagine che rappresenta
schematicamente l’invenzione, attraverso dei diagrammi a blocchi. A questo seguono un post dedicato ad alcune curiosità
legate all’ambito del ciclo frigorifero ed un glossario contenente le parole
più significative presenti nelle pagine del brevetto. A questo punto del blog
ho analizzato il contesto storico dell’invenzione, corrispondente agli anni 90,
attraverso la visione degli eventi che caratterizzarono il mondo intero, per
poi passare all’Europa, quindi all’Italia ed arrivare infine agli Stati Uniti. Un
post è stato dedicato alla bibliografia, contenente alcuni riferimenti a
monografie o articoli in cui viene trattato il refrigeratore criogenico. Dopo aver
raccolto sufficienti informazioni ho realizzato una Word Cloud, tramite la
quale ho messo in evidenza il maggior numero di parole chiave legate al
refrigeratore criogenico. Tre post sono dedicati invece alle invenzioni precedenti
l’anno 1994 e agli sviluppi successivi allo stesso, completando la spiegazione con
alcune immagini o link, fino ad arrivare ad un importante traguardo nel 2013,
una ‘temperatura negativa’. Importante inoltre è l’impresa assegnataria del
brevetto, la Sumitomo (SHI) Cryogenics of America Inc., (SCAI)., della quale ho
parlato brevemente nel penultimo post del blog. Infine, come ultimo post ho
deciso di inserire l’abbecedario del refrigeratore criogenico con compressore
monostadio.
Il refrigeratore criogenico con compressore monostadio (esercitazione di storia della tecnologia)
lunedì 11 giugno 2018
lunedì 4 giugno 2018
Abbecedario
A come AMBIENTE ESTERNO
B come BROMURO DI LITIO
C come CRIOGENIA
D come DENSITA'
E come EFFICIENZA
F come FRIGORIFERO
G come GAS
H come HAMPSON-LINDE
I come IDROGENO
L come LAVORO
M come MISCELA
N come NEON
O come OLIO
P come PISTONE
Q come ...
R come REFRIGERANTE
S come SCAMBIATORE DI CALORE
T come TEMPERATURA
U come ...
V come VALVOLA
Z come ...
B come BROMURO DI LITIO
C come CRIOGENIA
D come DENSITA'
E come EFFICIENZA
F come FRIGORIFERO
G come GAS
H come HAMPSON-LINDE
I come IDROGENO
L come LAVORO
M come MISCELA
N come NEON
O come OLIO
P come PISTONE
Q come ...
R come REFRIGERANTE
S come SCAMBIATORE DI CALORE
T come TEMPERATURA
U come ...
V come VALVOLA
Z come ...
giovedì 31 maggio 2018
Impresa assegnataria: Sumitomo (SHI) Cryogenics of America Inc
Sumitomo
(SHI) Cryogenics of America Inc., (SCAI), è l’impresa assegnataria del brevetto
del refrigeratore criogenico con compressore monostadio. Questa fa parte della SHI Cryogenics Group, a
sua volta inclusa nella SHI, ovvero Sumitomo Heavy Industries.
Sumitomo
era inizialmente conosciuta come Izumi-ya; questa compagnia iniziò le sue
operazioni nei settori dell’estrazione mineraria del rame, della sua
raffinazione e del commercio dello stesso.
La prima miniera di rame, Shikoku Besshi, fu inaugurata nel 1691. Nel 1888
le operazioni minerarie dell’azienda si erano espanse abbastanza da
giustificare l’introduzione del concetto di ‘pratiche del negozio’, riferito
alla fabbricazione e alla riparazione delle attrezzature e degli utensili usati
nella miniera. Questo ha segnato l’inizio
di Sumitomo Heavy Industries.
Successivamente,
durante il corso della storia la compagnia cambiò nome più e più volte.
Nel
1969 la SHI si unì alla Uraga Heavy Industries, una società con il patrocinio
di Takeaki Enomoto. Dopo la fusione SHI, nel 1973 inaugurò due grandi impianti,
il cantiere navale di Oppama e Toyo Works.
La
società ha sempre puntato alle innovazioni tecnologiche, ampliando sempre di
più i suoi settori di attività.
SHICryogenics Group è un fornitore leader, a livello mondiale, di soluzioni
criogeniche e di sottovuoto innovative per il settore medico, per alcuni
dispositivi come i chip o i dispositivi a schermo piatto. I rinomati
dipartimenti tecnici di SHI continuano a concentrarsi sulle ultime tecnologie
criogeniche e del vuoto.
Questa
azienda possiede uffici in Asia, Europa e negli Stati Uniti ed esiste da più di
50 anni.
Sumitomo (SHI) Cryogenics of America, Inc. (“SCAI”) è una
filiale di proprietà della Sumitomo Heavy Industries (SHI) e corrisponde al
dipartimento del Nord America della SHI Cryogenics Group.
giovedì 24 maggio 2018
Sotto lo zero assoluto
Nel 2013 alcuni ricercatori tedeschi hanno raggiunto una 'temperatura negativa', inferiore di alcuni nanoKelvin allo zero assoluto. Anche
costoro hanno sfruttato la condensazione Bose-Eistein ma scelsero come
atomi quelli del potassio.
mercoledì 23 maggio 2018
Evoluzione dell'invenzione
1999, data ricordata in criogenia per il raggiungimento di un record, la più bassa temperatura di sempre.
In quell'anno si scopre che, grazie al raffreddamento degli spin nucleari di un campione di rodio, si può arrivare ad una temperatura di 100 pK (picokelvin), ovvero 100*10^-12 Kelvin. Una temperatura mai raggiunta prima, che conduce alcuni studiosi ad interessarsi dei fenomeni legati ad essa. Viene scoperto che portando la materia a temperature molto basse, prossime cioè allo zero assoluto, questa esibisce alcune proprietà molto inusuali come la superconduttività, la superfluidità e la condensazione di Bose-Eistein. Questi fenomeni vengono a lungo studiati ed osservati.
Wolfgang Ketterle, un fisico tedesco, realizzatore della condensazione di Bose-Eistein, nel 2005 riesce a raggiungere una temperatura di 450 pK, nei laboratori del Massachusetts Institute of Technology.
Tra gli anni 90 ed il primo decennio del nuovo secolo Ralph C. Longsworth progetta numerosi dispositivi legati alla criogenia, alcuni dei quali presentano brevetti già depositati, mentre altri sono legati a brevetti 'in attesa' all'USPTO (UNITED STATES PATENT AND TRADEMARK OFFICE).
In quell'anno si scopre che, grazie al raffreddamento degli spin nucleari di un campione di rodio, si può arrivare ad una temperatura di 100 pK (picokelvin), ovvero 100*10^-12 Kelvin. Una temperatura mai raggiunta prima, che conduce alcuni studiosi ad interessarsi dei fenomeni legati ad essa. Viene scoperto che portando la materia a temperature molto basse, prossime cioè allo zero assoluto, questa esibisce alcune proprietà molto inusuali come la superconduttività, la superfluidità e la condensazione di Bose-Eistein. Questi fenomeni vengono a lungo studiati ed osservati.
Wolfgang Ketterle, un fisico tedesco, realizzatore della condensazione di Bose-Eistein, nel 2005 riesce a raggiungere una temperatura di 450 pK, nei laboratori del Massachusetts Institute of Technology.
Tra gli anni 90 ed il primo decennio del nuovo secolo Ralph C. Longsworth progetta numerosi dispositivi legati alla criogenia, alcuni dei quali presentano brevetti già depositati, mentre altri sono legati a brevetti 'in attesa' all'USPTO (UNITED STATES PATENT AND TRADEMARK OFFICE).
domenica 20 maggio 2018
Precedenti storici
Carl Vond Linde (1842-1934), ingegnere tedesco inventore dello
scambiatore di calore, si dedicò allo studio di bassissime temperature ed
eseguì numerose ricerche a riguardo. A
seguito di queste arrivò a depositare nel 1895 il brevetto per il ciclo
Hampson-Linde che permetteva di ottenere la liquefazione dell’aria, portandola a
temperature prossime allo zero assoluto e quindi scomponendola e la separazione
industriale di azoto, ossigeno ed altri gas nobili. Il brevetto viene
depositato però solo nel 1903.
PROCESS OF PRODUCING LOW TEMPERATURES, THE LIQUEFACTION OF GASES AND THE SEPARATION OF THE CONSTITUENTS OF GASEOUS MIXTURES, LINDE, 1903 |
SCHEMA DEL PROCESSO LINDE |
I processi brevettati da Linde vengono sperimentati da
personaggi come J. Dewar, che realizza la liquefazione dell’idrogeno e del fluoro
e studia le variazioni delle loro proprietà a temperature prossime allo zero
assoluto. H. K. Onnes invece nel 1908 riuscì ad ottenere l’elio liquido.
Nel 1951 Heinz London inventa il refrigeratore a diluizione, un dispositivo criogenico che sfrutta l’elio liquido. La miscela refrigerante in questo caso è formata da due isotopi di elio, elio-3 e elio-4, la quale per un effetto quantistico subisce una separazione di fase.
DIAGRAMMA DI FASE DELLA MISCELA ELIO-3 ELIO-4 |
Viene ipotizzato e successivamente dimostrato nel 1978 il raffreddamento laser o laser cooling da D. Wineland e H.Dehmelt. Si tratta di un insieme di tecniche sperimentali che permettono di raffreddare atomi e molecole e di portarli a temperature prossime allo zero assoluto.
domenica 6 maggio 2018
Iscriviti a:
Post (Atom)