深冷系统技术方案

一种深冷系统，其包括：待冷却的主体；容纳容器，该待冷却的主体以该主体浸泡在液体冷却剂中的方式容纳在该容纳容器中；具有基部和开口部分的管状制冷器套管，该基部连通到该容纳容器中，该开口部分可对外侧打开或关闭；用于使得由该冷却剂产生的冷却剂气体再冷凝的制冷器，该制冷器经该制冷器套管的该开口部分插入；以及用于形成从该制冷器套管的该基部流向该开口部分的清洗气流的气流形成装置。在深冷系统的制冷器更换的过程中，该清洗气体防止空气进入制冷器套管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于一种用于冷却超导磁体等的深冷系统。
技术介绍
在包括超导磁体的常规设备中，为了保持其超导特性，必需将磁体保持在接近绝对零度的深冷温度。用于使磁体保持在绝对零度的技术的示例包括超导磁体浸泡在例如液氦的冷却剂中的技术和使用深冷制冷器直接冷却超导磁体的技术。图8示出了已知的深冷系统101的结构。该附图示出了作为医疗仪器的MRI系统(核磁共振成像扫描器)的截面图。该系统包括螺线管超导磁体103，其中心轴线水平延伸。形式为使得氦气再冷凝的深冷系统101包括其中容纳有超导磁体103的容纳容器102，以便使得超导磁体103浸泡在冷却剂(液氦)104中；具有围绕容纳容器102的真空空间的真空容器105；以及放置在该空间中以便围绕容纳容器102的隔热件106，其具有减小从真空容器105传递到容纳容器102的辐射热的量的功能。深冷系统101还包括延伸穿过真空容器105和隔热件106的管状制冷器套管107，其具有连通到容纳容器102中的基部并且具有朝外的开口。深冷系统101还包括放置在制冷器套管107中的制冷器108，以便在深冷温度下使得从冷却剂104产生的冷却剂气体再冷凝。因为制冷器套管107和容纳容器102彼此连通，因此容纳容器102的上部区域和制冷器套管107充满了冷却剂气体，其压力等于在超导磁体103工作所处的温度下的饱和蒸气压力。制冷器108是管状的且细长的，其具有两个级设置在中间部分的第一冷却级119以及设置在端部的第二冷却级121。第一冷却级119以热学形式连接到隔热件106上，第二冷却级121以热学形式连接到再冷凝器130(翅片)上。制冷器108的冷却能力足以使得第二冷却级121保持在深冷温度(大约4K)。因此，再冷凝器130的表面温度保持为低于冷却剂的温度；这样，冷却剂104的蒸气通过与再冷凝器130的接触从而被冷凝成液体。依据该结构，只要制冷器108起作用，就不必用冷却剂104对深冷系统101进行再填充。对于制冷器108而言，为了进行周期性的维护，在一些情况下需要停止工作。在维护过程中，制冷器108从制冷器套管107中抽出，并且新的制冷器108插入到制冷器套管107中并随后启动。其继续工作直到该新的制冷器108达到稳态。在维护过程中，可能出现以下描述的严重问题。当制冷器108从制冷器套管107中抽出时，在一些情况下其量等于制冷器108的体积的空气和/或湿气从外界进入到套管中。这些空气和/或湿气立刻在制冷器套管107中冷凝并且凝固在其上。这是因为在制冷器套管107内的温度保持低于外界空气温度，即隔热件106的温度通常为30-60K，并且制冷器套管107的底部的温度为3-5K。出现以下的问题由于凝固的空气(氧气和氮气)和/或湿气，在隔热件106与新的制冷器108的第一冷却级119之间的热传导变差，并且因此制冷器108不能满功率地工作。因此，当隔热件106与第一冷却级119之间的热传导降低时，接触热阻变大。这导致隔热件106内的温度升高从而使得传递给容纳容器102的热量增大。在最坏的情况下，传递给容纳容器102的热量超过再冷凝器130的液化能力；这样，即使在制冷器108工作的情况下，冷却剂104的全部蒸气也不能被液化。提出了各种方式以便实现防止空气进入并且降低隔热件106与冷却剂104之间热阻的目的。在披露的技术中，例如未审查的日本专利申请No.5-223379，可膨胀的柔性维护袋装接到制冷器套管107的近端(该系统的外部)，使用排气风机使得空气从该袋中排出以便进行放气，并且随后通过将冷却剂气体经气体管路引入到该袋中以便进行充气，从而形成充满冷却剂气体的气体环境。制冷器108在该气体环境中进行维护。然而，使用日本专利申请No.5-223379所披露的技术是困难的，这是因为维护袋必须在制冷器108更换之前进行装接，并且还因为必须准备好用于从袋中排出空气的排气风机和其它工具。此外，在这样一种方式下进行更换，即操作者将他或她的手插入到延伸到维护袋中的一对手套中；这样，这种操作是困难的。在一些情况下，由于维护袋破裂使得该更换操作中断。
技术实现思路
为了解决以上的问题，本专利技术的目的在于提供一种深冷系统，其中制冷器可容易地更换，以便防止空气进入到制冷器套管中。为了实现以上的目的，在本专利技术中使用了以下所述的技术方案。在本专利技术中，用于解决以上问题的技术方案如下一种深冷系统，其包括待冷却的主体；容纳容器，该待冷却的主体以该主体浸泡在液体冷却剂中的方式容纳在该容纳容器中；具有基部和开口部分的管状制冷器套管，该基部连通到该容纳容器中，该开口部分可对外侧打开或关闭；用于使得由该冷却剂产生的冷却剂气体再冷凝的制冷器，该制冷器经该制冷器套管的该开口部分插入；以及用于形成从该制冷器套管的该基部流向该开口部分的清洗气流的气流形成装置。对于深冷系统的制冷器而言，为了进行周期性的维护，在一些情况下需要停止工作并且制冷器从制冷器套管中抽出。在该操作过程中，体积等于制冷器体积的空气和/或湿气从外侧进入到制冷器套管中导致污染该制冷器套管。以这样的方式确保防止空气等的进入，即，通过使用气流形成装置，从而形成从该制冷器套管的该基部流向该开口部分的清洗气流，由此将进入制冷器套管的空气和/或湿气吹出。深冷系统包括这样一种的系统，其使用通过将待冷却的主体浸泡在深冷冷却剂例如液氦来冷却超导磁体的方法，容纳在其中的主体冷却到接近绝对零度的温度，还包括另一种系统，其使用通过利用制冷器而非任何冷却剂来直接地冷却待冷却的主体的方法。在使用直接冷却方法的深冷系统的制冷器中，为了进行周期性的维护，在一些情况下需要停止工作并且制冷器从制冷器套管中抽出；这样，如上所述必须防止空气进入制冷器套管。因此，本专利技术提供了用于解决上述问题的另一种技术方案如下一种深冷系统，其包括待冷却的主体；真空容器，该待冷却的主体容纳在该真空容器中；具有基部、开口部分、和侧壁的管状制冷器套管，该基部与该主体连接，该开口部分可对外侧自由地打开或关闭，该侧壁用于使得该真空容器的内部与外侧分隔开；用于冷却该主体的制冷器，该制冷器经该制冷器套管的该开口部分插入；以及用于形成从该制冷器套管的该基部流向该开口部分的清洗气流的气流形成装置。在不使用冷却剂而是使用直接冷却方法的深冷系统中，由于通过使用气流形成装置，从而形成从该制冷器套管的该基部流向该开口部分的清洗气流，由此将进入制冷器套管的空气和/或湿气吹出，因此确保防止空气和/或湿气的进入。然而，如果这种向外流动的气流在制冷器抽出之后形成，也不能避免以下这样的情况在气流稳定之前，空气和/或湿气进入到制冷器套管中并且凝固并随后固定在其上。因此，以下的方案是优选的在制冷器抽出之前，在制冷器套管中形成该气流，使得该气流稳定，并且随后再抽出制冷器。因此，该气流形成装置包括气体入口管，其与该制冷器套管的该基部连通，以便将清洗气体从外侧供应到该制冷器套管中，并且还包括止回阀，该止回阀设置该制冷器套管的开口部分处并且仅与外侧连通。依据该结构，经气体入口管供应到制冷器套管的基部的清洗气体流入制冷器套管的开口部分并且随后经止回阀释放到外侧；这样，在制冷器抽出之前形成了用于防止空气进入的气流。当然，在制冷器抽出之后也保持该气流，由此确保防止空气进入。另一方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深冷系统，其包括：待冷却的主体；容纳容器，该待冷却的主体以该主体浸泡在液体冷却剂中的方式容纳在该容纳容器中；具有基部和开口部分的管状制冷器套管，该基部连通到该容纳容器中，该开口部分可对外侧打开或关闭；用于使得由该冷却剂产生的冷却剂气体再冷凝的制冷器，该制冷器经该制冷器套管的该开口部分插入；以及用于形成从该制冷器套管的该基部流向该开口部分的清洗气流的气流形成装置。

【技术特征摘要】
JP 2004-5-7 139118/041.一种深冷系统，其包括待冷却的主体；容纳容器，该待冷却的主体以该主体浸泡在液体冷却剂中的方式容纳在该容纳容器中；具有基部和开口部分的管状制冷器套管，该基部连通到该容纳容器中，该开口部分可对外侧打开或关闭；用于使得由该冷却剂产生的冷却剂气体再冷凝的制冷器，该制冷器经该制冷器套管的该开口部分插入；以及用于形成从该制冷器套管的该基部流向该开口部分的清洗气流的气流形成装置。2.一种深冷系统，其包括待冷却的主体；真空容器，该待冷却的主体容纳在该真空容器中；具有基部、开口部分、和侧壁的管状制冷器套管，该基部与该主体连接，该开口部分可对外侧自由地打开或关闭，该侧壁用于使得该真空容器的内部与外侧分隔开；用于冷却该主体的制冷器，该制冷器经该制冷器套管的该开口部分插入；以及用于形成从该制冷器套管的该基部流向该开口部分的清洗气流的气流形成装置。3.如权利要求1所述的深冷系统，其特征在于，该气流形成装置包括气体入口管，其与该制冷器套管的该基部连通，以便将清洗气体从外侧供应到该制冷器套管中，并且还包括止回阀，该止回阀设置该制冷器套管的开口部分处并且仅与外侧连通。4.如权利要求3所述的深冷系统，其特征在于，该气体入口管借助旁通管与该制冷器套管的开口部分连通，该旁通管包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：三木孝史，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：JP[]