專利名稱：低溫冷卻的設備的閉環(huán)預冷的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種預冷低溫7賴口設備的裝置及方法。特別是涉及一種禾,封
閉循環(huán)制冷系統(tǒng)進^f頁冷的裝置和方法。本發(fā)明尤其適用于MRI (核磁共振成 像)系統(tǒng)中超導磁體的預冷，也同樣適用于其它低溫冷卻設備。
背景技術：
在典型的現(xiàn)有技術中，需要被低溫冷卻的裝置通常被放置在一低溫容器 (ciyogen vessel)中。低溫容器又被放置在一外部真空腔內，真空腔與低溫容 器之間的空間被抽成真空，為低溫容器提供了有效的絕熱。對該裝置進行預冷 通常M過簡單地向低溫容器中加入液^^采冷劑，使其蒸發(fā)帶走熱量。就有效 性而言，這樣的裝置存在一定的缺陷。
如果在預冷步驟中j頓制冷深冷劑工質，例如液氦，這部分蒸發(fā)并泄漏到 大氣中的氦代價是很高的，在某些區(qū)嫩歡隹得至促夠的補充。同時，由于液氦 是不可再生的資源，應當盡可能地減少液氦的消耗。
某些特定的裝置結構中， 一種犧牲性的深冷劑，例如液氮，在一開始被用 于將裝置^i卩到第一溫度，這一鵬高于深冷劑工質的、鵬。一旦該裝置被犧 牲性深冷劑冷卻到第一溫度， 一定量的深冷劑工質就被加入將該體^4卩到預 定的溫度。這種裝置的優(yōu)點在于大量的廉價的犧牲性深冷劑，例如液氮，被用 作犧牲性深冷劑；深冷劑工質的損耗相對于僅〗頓一種深冷齊U作為深冷劑工質 的裝置顯著地減少。然而，這種方法的缺點在于深冷劑工質有可能被殘留的部 分犧牲性深冷劑所污染。如果一部分液氮在液氦被加入時仍然留在制冷機腔 內，很大一部分液氦將被用于使液氮冷卻到液氦的^j^，抵消了減小液氦用量 的優(yōu)勢。
現(xiàn)有技術中冷卻低溫冷卻裝置的方法的流程圖如圖1所示。 下面將參照用于MRI成像裝置的超導磁體來詳細描述，但是應當理解的 是本發(fā)明可用于任何具剤氐溫容器的低溫^4卩裝置的預冷。
在第一步驟10中，低溫容^l皮抽成真空，然后被常溫常壓的氦氣充滿。
這是為了檢査低溫容器是否存在泄漏。任何泄漏到低溫容器和外部真空腔之間 的真空部分的氦氣都會很容易地被檢測出來，所述的真空部分環(huán)繞著低溫容器 形成，并為低溫容^JI供絕熱。
在第二步驟12中，氦氣被沖吹出低溫容器，預冷過程開始，液氮被加入。 液氮在低溫容器中^4卩磁體結構的同時蒸發(fā)到大氣環(huán)境中。液氮具有相對較高 的熱容量，因此它是一種非常有效的深冷劑。液氮也很廉價，所以它可以快速 而廉1射也將磁體結構冷卻到第一低溫纟鵬。
在步驟14中，液氮被持續(xù)加入，直到低溫容器中的液氮達到預定的量。
在步驟16中，磁體被浸沒在液氮中一定時間，并且使磁體結構整體達到 一穩(wěn)定的溫度，也就是氮氣的沸點。 一旦這一過程結束，液氮將被沖吹出低溫 容器。通過Ai^周知的虹吸作用，常溫下的氦氣被引入低溫容器中。低溫容器 中的氣體壓力將會擠出液，冷劑。注意一定要除去全部氮氣，或者盡可能多 地除去低溫容器中的氮氣。低溫容器再被抽成真空以除去盡可能多的氮氣。
在下一步驟18中，液氦或其它需要的深冷劑工質被引入低溫容器中。深 冷劑工質艦蒸發(fā)將磁體^*卩到工作纟鵬。深冷劑工質被持續(xù)加入，直到低溫 容器內的深冷劑工質達到預定量。
在最后一步驟20中，磁體結構達到預定溫度，并且充入了預定量的深冷 劑工質。
就有效性而言，這種方法仍舊消耗了大量的犧牲性深冷劑和深冷劑工質。 在一種已知的系統(tǒng)中，j頓液氮作為犧牲性深冷劑將磁體冷卻到70K，還需要 1200升液氦將其從70K 7賴卩到4K。如果其中的氮沒有被完全除去，還會進一 步增大氦的用量，因為剩余的液氮也必須被冷凍并且冷卻到液氦的溫度。如果 有任何的深冷齊賊留在低溫容器中，它的作用就相當于"毒藥"，這部分殘留 的深冷齊鵬會在超導磁體的線圈周圍形成"冰晶"，這將可能導致超導磁體線 圈在運轉過程中的失超J，。
有關現(xiàn)有的預冷裝置，在E P1586833， US 5187938， US 2005/016187和 GB 1324402中都有所描述。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于消除現(xiàn)有技術中的至少一些缺點。例如，希望減少氦的 用量，并消除由于招氐溫容器中引入氮而造成的風險。本發(fā)明的目的還在于簡
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化預冷程序。在低溫容器中僅{柳一種深冷劑，重復排空的過程即可避免。 因此，本發(fā)明提供如所附權利要求中所述的方法和裝置。


上文所述的以及，一步的本發(fā)明的目的、特性以及優(yōu)點通過下面對于具 體實施例的描述將更加顯而易見，這些實施例是參照附圖僅以舉例形式給出 的。其中
圖1示出了現(xiàn)有的裝置冷卻到液氦溫度的預冷方法； 圖2為本發(fā)明第一實施例的原理圖； 圖3為本發(fā)明第二實施例的原理圖。
具體實施例方式
在本發(fā)明中，現(xiàn)有的開環(huán)式循環(huán)制冷方法，即借助液化深冷劑與被冷卻裝置接觸蒸發(fā)的制冷方法，被一種閉環(huán)式循環(huán)預冷方法所替代。深冷劑在磁體或 者其它需要被適當冷卻的裝置與冷源之間循環(huán)。冷源可以是有源的制冷機，也 可以是一液體深冷劑的蒸發(fā)腔， 一被冷卻的液體深7令劑容器，或者一塊凍結的 固體采冷劑。
圖2是本發(fā)明第一實施例的原理圖。在圖2中，超導磁體結構20包括一 由超導導線形成的盤繞在線圈架24上的線圈22，圖中示出上述結構位于低溫 容器26的內部，低溫容器26又位于一個外部的真空容器28內部。這種布置 完全與現(xiàn)有技術相同，并且可以根據(jù)應用的需要，被替換成任何其它的低溫冷 卻設備。
本發(fā)明提供了一種閉環(huán)式循環(huán)制冷系統(tǒng)30。這一制冷循環(huán)是具有傳熱流 的體封閉回路的循環(huán)，其中，循環(huán)器32如壓縮機或風扇用于使傳熱流體沿封 閉循環(huán)流動，還包括一熱量提取器34用于從傳熱流體中提取熱量。在附圖所 示的實施例中，循環(huán)中的氦氣iSA并流出低溫容器26。進入低溫容器后，氦從 磁體結構中吸收熱量并被加熱。壓縮機作為循環(huán)器32壓縮氦氣至一個預定的 壓力， 一般是在鄉(xiāng)M壓力100—300kPa的范圍內。必須要特別注意的是，不要 將氦氣的壓力加至超過低溫容器26所能承受的壓力范圍。壓縮機使氦氣在循 環(huán)回路內流動，并增大氦氣的密度，從而增大氦氣的傳熱能力。壓縮的氣體從 壓縮機中流出，經過封閉的管路36流至低溫容器26中。氦從磁體中吸收熱量， 并進入向提取器34的管道。熱量提取器可以是有源低溫制冷機，例如機械
式制冷機。舉例說明，機械式制冷機可以是基于斯特林循環(huán)的制冷機。熱量提
取器34也可以是無源制冷機，例如液深冷劑容器，或者大量固態(tài)、冷凍的、 與輸送傳熱流體的，36熱接觸的深冷劑。
在一優(yōu)選實施例中，無源y賴卩體采用了液體深冷劑容器，或者大量的固 態(tài)深冷劑用來冷卻磁體，直到磁體的^^達到第一溫度，這一^it不低于液體 或固體深冷劑的溫度，隨著傳熱流體的流動，無源冷卻裝置從液態(tài)或固態(tài)的深 冷劑切換為有源制冷機，繼續(xù)降溫至預定的預冷溫度，這一^M低于僅使用無 源7賴卩體所能達到的》鵬。
隨著磁體結構被7賴卩，特定壓力下傳熱流體氦的密度a絵上升，傳熱效率 也隨之上升。如果熱量提取器的功率足夠大，寄生的熱流將保持在最小值，磁 爛各最終被冷卻到接近其運行溫度?；蛘呤?，如果裝置的功率不夠大或者效率 不夠高，磁體的溫度將會保持穩(wěn)定。在管道36和壓縮機32中的氣體甚至會液 化。這時，低溫容器中將會充滿深冷劑工質。由于預冷過程中最好也〗頓同一 深冷劑工質，因此低溫容器不存在被犧牲性深冷劑污染的危險。在這一過程中， 消耗的深冷劑工質相對較少，由于深冷劑的蒸發(fā)過程僅僅存在于從一低溫溫度 降溫到運行溫度的過程中，而不是存在于從常溫下降溫到運行溫度的齡過程 中。
制冷作用可以通過有源深冷劑的電能消耗來實現(xiàn)，也可以通過液體深冷劑 的蒸發(fā)，或者固態(tài)深冷劑的融解，又或者加熱其它深冷劑以及使其它深冷劑發(fā) 生相變。
僅使用電力驅動的有源制冷機的實施例是最容易實現(xiàn)的。 雖然在這里劍門主要介紹了以氦作為深冷劑工質的情況，但是其它的深冷 齊樹于被7賴口，的材料而言也是適用的。
在圖2所示的實施例中，可以以4K每小時的皿冷卻已知的MRI系統(tǒng) 中的磁體，也就是說磁體可以在74小時內從常溫y4鄰到4K。將熱量從磁體中 移出的傳熱系統(tǒng)的效率受到傳熱流體的質量流量所限制。有兩種方法可以增大 質量流量。首先可以通過增大氣體的壓力來增大流體的密度；或者通過增大體 積流量。在本實施例中，傳熱流體的壓力被施加在低溫容器的內部。通常，低 溫容器只能夠承受大約300kPa的絕對壓力。這就限制了能夠加給傳熱流體的 壓力。因此，如果需要通過增大流過低溫1S溫器的質量流量來增大冷卻率，就
必須增大體積流量也就是必須增大流過管道36的傳熱流體的速度。這一質
量流量由壓縮機32決定?？梢酝ㄟ^一風扇來輔助提供需要的體積流量。在一 皿實施例中，用K1代替了壓縮機。流,在較低的壓力下循環(huán)，但是當流 體7賴卩后它的熱容量將會增大，從而傲賴卩裝置的效率增大。
圖3是本發(fā)明另一實施例的示意圖。這一發(fā)明具有兩個閉環(huán)的^4卩循環(huán)回 路。第一封閉冷卻循環(huán)回路50用于ilil與圖2中描述的方法類似的方式7賴卩 磁體20，區(qū)別在于熱量提取器在一熱交換器42中。循環(huán)器52用于保證循環(huán)流 動的第一傳熱流體的體積流量。第一傳熱流體fflA并流出低溫容器26，也可以 選擇同樣的流體作為低溫容器里的深冷劑工質。目前通常選用氦。在這一實施 例中，第二封閉冷卻循環(huán)回路40通過在熱交換器42和熱量提取器44之間循 環(huán)的第二傳熱流體來冷卻熱交換器42。熱量提取器可以包括有源制冷機，例如 一種電力驅動的低溫制冷機，例如基于辦寺林循環(huán)的制冷機，或者一種無源的 熱量提取裝置例如液體深冷劑容器，或者大量的固態(tài)深冷劑。在一個優(yōu)選實施 例中，如圖所示，深冷劑容器46與機械式制冷機44同時使用，這種布置的運 行將在下文詳細描述。第二傳熱流體不需要與第一封閉冷卻循環(huán)回路50中的 傳熱流體相同。更優(yōu)選的，第二傳熱流體也不需要與低溫容器中的深冷劑工質 相同。
如圖3所示的實施例的一個優(yōu)點在于，第二封閉^4卩循環(huán)回路40中的第 二傳熱流體的壓力不受低溫容器26耐受壓力的限制。在運行中，在磁體本身 SA工作之前，第二封閉7賴卩循環(huán)回路40先開始運行，以便冷卻熱交換器42。 在一個 實施例中，在第一封閉冷卻循環(huán)回路50開始運行之前，熱交換器42 可先被冷卻到大約20K的纟鵬。既然第二封閉循環(huán)40的運行不受低溫容器耐 ，力的限制，有源制冷機44就可以在其最佳的壓力和效率下運行。在這種 方法中，當?shù)谝焕鋮s循環(huán)50開始運行冷卻磁體，第一傳熱流體立即被熱交換 器42 7賴卩。這將會使最初流向磁體的傳熱流體的密度增加，增大傳熱流體的 質量流量，并增大磁體20和熱交換器42之間的溫差。，的每一項結果都會 增加y賴卩磁體的最初的效率，并使有效地冷卻磁體這一過程離多在較短的時間 內實現(xiàn)。熱交換器42應當被設計成具有非常大的熱容量，使磁體的冷卻開始 時，熱交換器僅僅是緩慢的升溫，使磁體的冷卻率相對較高并基本穩(wěn)定。
在這一實施例中，與圖2所示的實施例相同，熱量提取器可以4頓機械式
制冷機44。作為替代的是，第二封閉冷卻循環(huán)回路也可被布置成在M—低溫 熱堆的同時與其熱接觸。例如，第二封閉冷卻循環(huán)回路的管路可以放置成與液 氮池接觸，可將其冷卻到大約70K。在另一實施例中，第二封閉冷卻循環(huán)回路 的管路被方爐成與一冷凍氮接觸，可將其7賴卩至,顯低于70K的MJt。在這種 實施例更為高級的變型例中，輸送傳熱流體的不銹鋼管被浸入鋁塊中，再將整 個設備浸入到液態(tài)或固態(tài)的犧牲性深冷劑中。為了有效地冷卻磁體，^4卩過程 應當從第二傳熱流體沿著第二封閉冷卻循環(huán)回路40流動開始，M—無源制 冷機，例如液體深冷劑容器40或固態(tài)±央深冷劑。 一旦熱^J奐器42被^4卩到液 態(tài)或固態(tài)深冷劑的纟鵬，傳熱流體的流動將被切換到有源機械制冷機44，以便 用 熱交換器42進一步降溫，使，低于液體深冷劑容器46內的溫度或者 固態(tài)深冷劑的溫度。當熱効奐器42的纟鵬再次上升到高于液體深冷劑容器46 或固體深冷劑塊的溫度，例如溫度的上升可能是由于磁體20中熱量的再次流 入，這時第二傳熱流懶每再次流過液體深7令劑^器46或固體深冷劑塊，再次 辦口熱交換器。
當然，熱^J奐器42、制冷機44、液j^采冷劑容器46以及連接這些部件的 管路都必須進行有效的絕熱以防止環(huán)境熱流的iSA。在圖2所示的實施例中也 需要考慮同樣的問題。
盡管本發(fā)明中僅艦幾種有限的特殊的實施例進行了描述，但本領域技術 人員知道，在本發(fā)明所附的權利要求限定的范圍內，本發(fā)明可進行多種多樣的
例如，在本發(fā)明的上下文中可以看出，基于斯特林循環(huán)且由電力驅動的制 冷機效率很高而且功率很大。(這種制冷機被證明是非常緊湊、功率很大且可 運輸?shù)?。然而，其它已知形式的低溫制冷機也可以應用到本發(fā)明中。本發(fā)明 重點描述了以氦作為深冷劑工質的情況。而對于傳統(tǒng)的低溫超導磁體來說，其 它的深冷劑工質在本發(fā)明限定的范圍內也可以根據(jù)低溫冷卻裝置的特性而被選
用。例如，對于己知的所謂高纟鵬導體就可以f頓液M^將其^i卩到超導狀態(tài)。
參考圖3描述的熱交換器相當于一個熱學電池"冷量"被儲存在熱交換 器中，"冷量"可由一種被適當冷卻的深冷劑材料提供或是由第二封閉冷卻循 環(huán)回路的運行來提供。這些存儲下來的"冷量"之后又被"供應"給冷卻裝置。 熱交換器由適當?shù)牟牧现瞥?。所選擇的材料必須在所需的運行溫度下具有很高
的熱擴散系數(shù)以及熱容量。熱交換器的材料必須依據(jù)預定的運行、，來選擇。
運行鵬為20K時，凍結的氮就非常適用。當運行溫度在80K時，水結成的 冰非常適用。所有這些材料都是非常充裕、廉價并且沒有污染的。
本發(fā)明的某些特點帶來了一些特殊的優(yōu)點。通過使用凍結的深冷劑i央作為 第二冷源，或者熱交換器，將育,獲得低于所用深冷劑沸點的溫度。例如，氮 作為深冷劑使用是非常經濟的。不需要進一步冷卻，只使用液氮就可以冷卻達 到70K，只需讓液氮在一固定溫度下蒸發(fā)。艦對深冷劑進行最初的7賴卩，冷 卻 鵬將可以達到20K，瀏絵顯著地減少用于在運行 鵬下^4卩磁體或其它 設備的深冷劑工質的用量。舉例說明，使用氦作為深冷劑工質，用于將冷卻傳 熱流體的沸騰的氮從80K冷卻到4K需要消耗液氦，而如果磁體或其它設備可 以被7賴卩到20K，液氦僅僅需要將^it從20K降至4K，其用量將大大M^、。
由于第二冷卻循環(huán)并未暴驗低溫容器的內部，第二傳熱流體的壓力也就 不受到低溫容器可以承受的最大壓力的限制。舉例說明，通常i頓的低溫容器 能夠承受的最大絕對壓力大約為300kPa。第二封閉冷卻循環(huán)回路中的氣體深冷 劑的壓力將顯著高于第一封閉冷卻循環(huán)回路中的傳熱流體的壓力。這種壓力的 增大將顯著地增加流體的傳熱能力，因為流體的密度被增大了。因此，第二冷 卻循環(huán)的傳熱能力相對于第一封閉冷卻循環(huán)回路被大大地改善了，增大了熱交 換器42的冷卻率，因此磁體或者其它設備的冷卻率也就被增大了。
權利要求
1、一種用于對位于低溫容器(26)內的低溫冷卻的設備(20)進行預冷的裝置，該裝置具有第一閉環(huán)冷卻回路(30)，該第一閉環(huán)冷卻回路包含傳熱流體、用于使該傳熱流體繞該封閉回路循環(huán)的循環(huán)器(32)、以及熱量提取器(34)，該熱量提取器布置成用于提取來自該傳熱流體的熱量，其中，所述循環(huán)回路使該傳熱流體流入該低溫容器(26)內并從中流出。
2、 如權利要求1所述的，，其特征在于，所述的循環(huán)器(32)包括壓 縮機，所述壓縮機用于將氣態(tài)傳熱流體壓縮至100—300kPa的絕對壓力的范圍 內。
3、 如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述熱量提取器是外部 的機械式有源低溫制冷機。
4、 如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述熱量提取器是無源 低溫制冷機，其具有能夠與該閉環(huán)冷去曬路接觸的深冷劑儲存器。
5、 如權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述深冷劑儲存器中具有大 量的固態(tài)深冷劑。
6、 如權利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述深冷劑儲存器提供 低于70K的^#鵬。
7、 如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述熱量提取器既包括 有源低溫制冷機(44)，還包括無源低溫制冷機(46)，并且布置成利用無源冷 卻直至將所述低溫冷卻的設備(20)冷卻到第一溫度，然后借助切換該傳熱流 術荒動到有源制冷機來提供進一步的冷卻，以便繼續(xù)冷卻到所希望的纟鵬，所 ^^希望的 鵬低于僅j頓無源制冷機所育噠到的^g。
8、 如前述任一權利要求所述的裝置，其特征在于，所述循環(huán)器包括風扇。
9、 如前述任一權禾腰求所述的裝置，其特征在于，從傳熱流體中提取熱 量的所述熱量提取器(34)是熱交換器(42)，所述熱交換器本身被第二閉環(huán) 冷卻回路(40)冷卻，該第二冷卻回路包含第二傳熱流體、用于使第二傳熱流 體繞第二閉環(huán)冷卻回路循環(huán)的第二循環(huán)器、以及第二熱量提取器(44， 46)， 第二熱量提取器布置成用于從第二傳熱流體中提取熱量。
10、 如權禾腰求9所述的裝置，其特征在于，第一和第二傳熱流體都是氣 體，第二閉環(huán)冷卻回路中的第二傳熱流體的壓力高于第一閉環(huán)冷卻回路中傳熱 流體的壓力。
11、 如權利要求9或10所述的裝置，其特征在于，第二閉環(huán)冷卻回路中 的第二傳熱流體與第一閉環(huán)冷去曬路中的傳熱流體是不同的物質。
12、 如權禾腰求9一11中任一項所述的裝置，其特征在于，第二熱量提取 器是外部的機械式有源低溫制冷機。
13、 如權利要求9—11中任一項所述的裝置，其特征在于，第二熱量提取 器是無源低溫制冷機，其具有一能夠與載有在第二閉環(huán)冷卻回路中循環(huán)的第二 傳熱流體的mt G6)熱接觸的深冷劑儲存器。
14、 如權禾腰求13所述的裝置，其特征在于，所述深冷劑儲存器具有大 量的固態(tài)深冷劑。
15、 如權利要求9一11中任一項所述的裝置，其特征在于，所述第二熱量 提取器既包括有源低溫制冷機(44)，還包括無源低溫制冷機(46)，并且布置 成對第二傳熱流體的無源^4卩，直到將所述低溫冷去啲設備(20)冷卻到第一 溫度，然后借助切換第二傳熱流體的流動到有源制冷機從而提供進一步的冷 卻，以便繼續(xù)冷卻到所希望的溫度，所述所希望的溫度低于僅使用無源制冷機 所能達到的溫度。
16、 如權禾腰求13—15中任一項所述的體，其特征在于，所述深冷劑 儲存器提供低于70K的^4卩、鵬。
17、 如權利要求9-16中任一項所述的裝置，其特征在于，所述第二循環(huán) 器包括風扇。
18、 如權禾腰求9一17中任一項所述的裝置，其特征在于，所述熱交換器 包括大量的液體或固體深冷劑；或者水結成的冰。
19、 一種用于對位于低溫容器內的低溫冷卻的設備進行預冷的方法，其包 括借助使得傳熱流體在第一閉環(huán)冷卻回路中循環(huán)的循環(huán)器(32)的工作，從而 ^^f述傳熱流體循環(huán)經過該第一閉環(huán)冷卻回路(30)，并且借助一與第一閉環(huán) )ti曬路熱接觸的熱量提取器，將熱量從傳熱流體中提取出來，其中，j妙萬述 傳熱流體iSA低溫容器(26)內并從中流出。
20、 如權禾腰求19所述的方法，其特征在于，所述循環(huán)器包括壓縮機， 所述壓縮機用于將氣態(tài)傳熱流體壓縮至100—300kPa的絕對壓力的范圍內。
21、 如權利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述熱量提取器是外 部的機械式有源低溫制冷機。
22、 如權利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述熱量提取器是無 源低溫制冷機，其具有一離多與第一閉環(huán)7賴曬路熱接觸的深冷劑儲存器。
23、 如權利要求19或20所述的方法，其特征在于，如此提取熱量，艮P， 開始借助使用深冷劑儲存器的無源冷卻方式提取熱量，直到所述被低溫冷卻的 設備達至條一溫度，所述第一溫度不低于犧牲性深冷劑的 鵬，然后再借助有 源制冷機提取熱量，以便將所述被低溫冷卻的設備繼續(xù)冷卻到所希望的預冷溫 度。
24、 如權利要求19—23中任一項所述的方法，其特征在于，所述熱量提 取器是熱交換器(42)，所述熱交換器本身被第二閉環(huán)冷卻回路(40)冷卻， 該第二冷卻回路包含第二傳熱流體、用于使第二傳熱流體繞第二閉環(huán)冷卻回路 循環(huán)的第二循環(huán)器、以及第二熱量提取器(44， 46)，第二熱量提取器布置成 用于從第二傳熱流體中提取熱量。
25、 如權利要求24所述的方法，其特征在于，所述第二閉環(huán)冷卻回路在 第一閉環(huán)冷卻回路運行之前運行，以^4卩所述熱交換器。
26、 如權利要求24或25所述的方法，其特征在于，所述第二熱量提取器 是外部的機械式有源低溫制冷機。
27、 如權利要求24或25所述的方法，其特征在于，所述第二熱量提取器 是無源低溫制冷機，其具有一能夠與第二閉環(huán)冷卻回路熱接觸的深冷劑儲存腿 器。
28、 如權禾腰求24或25所述的方法，其特征在于，借助第二閉環(huán)冷卻回 路如此提取熱量，即，開始借助4OT深冷劑儲存器的無源冷卻方式提取熱量， 直到所述被低溫冷卻的設備達到第一溫度，所述第一溫度不低于深冷劑儲存器 的溫度，然后再借助有源制冷機提取熱量，以便將所述被低溫冷卻的設備繼續(xù) ^4口到所希望的預冷溫度，所述預冷溫度低于僅使用深冷劑儲存器所能達到的 亂
29、 如禾又利要求24—28中任一項所述的方法，其特征在于，第二循環(huán)器 包括麵。
30、 如權利要求24—29中任一項所述的方法，其特征在于，第一和第二 傳熱流體都是氣體，第二閉環(huán)冷卻回路中的第二傳熱流體的壓力高于第一閉環(huán) 冷卻回路中的傳熱流體的壓力。
31、 如權利要求24—30中任一項所述的方法，其特征在于，第二閉環(huán)冷 卻回路中的第二傳熱流體與第一閉環(huán)^4曬路中的傳熱流體是不同的物質。
32、 如權利要求24—31中任一項所述的方法，其特征在于，借助外部機 械式有源低溫制冷機從第二閉環(huán)^4曬路中提取熱量。
33、 如權利要求24—31中任一項所述的方法，其特征在于，借助無源低 溫制冷機/Am二閉環(huán)冷卻回路中提取熱量，所述無源低溫制冷機具有一與第二 閉環(huán)y賴卩回路(36)相熱接觸的深冷劑儲存器。
34、 如權利要求24—31中任一項所述的方法，其特征在于，借助有源低 溫制冷機和無激氐溫制冷豐脈第二閉環(huán)^i曬路中提取熱量，布置戯擁對第 二傳熱流體無源冷卻，直至鞭所述衡氏溫^4啲設備達至lJ第一溫度，然后將第 二傳熱流體流動切換到有源制冷機以提供進一步進行冷卻，以便繼續(xù)冷卻到所 希望的的預冷溫度。
35、 如權利要求24—34中任一項所述的方法，其特征在于，第二循環(huán)器 包括風扇。
36、 如權禾腰求24—35中任一項所述的方法，其特征在于，熱^l奐器(42) 由大量的液體或固體深冷劑形成；或由水結成的冰形成。
37、 如權利要求24—36中任一項所述的方法，其特征在于，在第一閉環(huán) 7賴曬路運行之前熱交換器先被^4卩到"4寺定的低溫纟鵬。
全文摘要
一種用于對位于低溫容器(26)內的低溫冷卻的設備(20)進行預冷的裝置，該裝置具有第一閉環(huán)冷卻回路(30)，該第一閉環(huán)冷卻回路包含傳熱流體、用于使該傳熱流體繞該封閉回路循環(huán)的循環(huán)器(32)、以及熱量提取器(34)，該熱量提取器布置成用于提取來自該傳熱流體的熱量，其中，所述循環(huán)回路使該傳熱流體流入該低溫容器(26)內并從中流出。
文檔編號F25B25/00GK101106006SQ20061013102
公開日2008年1月16日 申請日期2006年12月21日 優(yōu)先權日2005年12月22日
發(fā)明者A·F·阿特金斯, D·M·克勞利 申請人:西門子磁體技術有限公司