本發(fā)明涉及一種極低溫冷卻裝置以及超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體。

背景技術(shù)：

極低溫冷卻技術(shù)包括使用超導(dǎo)體的電力傳輸技術(shù)、醫(yī)療技術(shù)、核聚變基礎(chǔ)技術(shù)以及人造衛(wèi)星相關(guān)技術(shù)等，在多種領(lǐng)域被廣泛利用并研究。

極低溫冷卻方法中，使用較多的方法是設(shè)置使用液態(tài)氮等制冷劑進(jìn)行冷卻的冷卻部，所述制冷劑在收納冷卻對(duì)象的冷卻容器的外側(cè)進(jìn)行循環(huán)，在所述冷卻部的外側(cè)設(shè)置用于進(jìn)行真空隔熱的真空部。

通過(guò)如上的方法，用冷卻至極低溫的制冷劑來(lái)對(duì)冷卻對(duì)象進(jìn)行冷卻，并通過(guò)真空隔熱部阻隔熱量出入，從而能夠穩(wěn)定地保持極低溫狀態(tài)。

這樣的極低溫冷卻需要保持一定的冷卻條件。例如，對(duì)于超導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，保持超導(dǎo)條件時(shí)超導(dǎo)體的電阻接近于0，因此在低電壓下也具有輸電能力強(qiáng)的特性，但是當(dāng)解除極低溫條件時(shí)，超導(dǎo)體的電阻劇增，使得無(wú)法進(jìn)行正常的電力傳輸，并且有可能發(fā)生安全事故等。

因此，極低溫冷卻裝置需要穩(wěn)定地保持冷卻對(duì)象的極低溫狀態(tài)，進(jìn)而，需要持續(xù)地監(jiān)控冷卻對(duì)象的極低溫狀態(tài)是否保持穩(wěn)定。

因此，極低溫冷卻裝置可以具備用于測(cè)定冷卻對(duì)象溫度的溫度傳感器。

對(duì)于這樣的溫度傳感器，可以考慮直接測(cè)定冷卻對(duì)象溫度的方法或者直接測(cè)定液態(tài)制冷劑溫度的方法，但是難以對(duì)冷卻對(duì)象或者制冷劑設(shè)置溫度傳感器的情況較多，并且有可能通過(guò)用于電連接冷卻傳感器的配線等發(fā)生熱侵入問(wèn)題。

為了消除這樣的問(wèn)題，可以考慮的方法是，將溫度傳感器設(shè)置在形成所述冷卻部的制冷劑容器的表面，以測(cè)定制冷劑容器的表面的溫度，從而推測(cè)制冷劑的溫度，進(jìn)而判斷冷卻對(duì)象的溫度。

在這種情況下，當(dāng)所述溫度傳感器發(fā)生故障或壽命用盡時(shí)，為了維修以及替換所述溫度傳感器，不可避免地要解除構(gòu)成冷卻部的制冷劑容器與構(gòu)成真空隔熱部的真空容器之間的真空狀態(tài)。

為了對(duì)極低溫冷卻裝置所具備的溫度傳感器進(jìn)行維修以及替換而解除真空狀態(tài)，意味著對(duì)冷卻裝置的冷卻對(duì)象整體解除真空，替換溫度傳感器之后對(duì)冷卻裝置以及與此連接的系統(tǒng)整體再次進(jìn)行真空化的時(shí)間和物力正比于連接冷卻裝置的系統(tǒng)的大小或規(guī)模。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種極低溫冷卻裝置，其在對(duì)極低溫冷卻裝置的溫度傳感器等傳感器進(jìn)行修理或替換時(shí)，無(wú)需解除極低溫冷卻裝置以及與此連接的系統(tǒng)整體的真空狀態(tài)，就替換傳感器等，從而能夠穩(wěn)定地保持極低溫條件。

作為具體的示例，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種作為極低溫冷卻裝置的超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體，在對(duì)與超導(dǎo)電纜連接的超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體所具備的傳感器進(jìn)行維護(hù)時(shí)，無(wú)需解除所述連接結(jié)構(gòu)體的整體真空狀態(tài)，只需對(duì)部分區(qū)域解除真空，從而在短時(shí)間內(nèi)簡(jiǎn)便地進(jìn)行所述傳感器的分離及安裝，進(jìn)而能夠穩(wěn)定地保持極低溫條件。

另外，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種作為極低溫冷卻裝置的超導(dǎo)設(shè)備的連接結(jié)構(gòu)體，其在為維護(hù)所述傳感器而對(duì)所述連接結(jié)構(gòu)體的部分區(qū)域解除真空狀態(tài)時(shí)，防止外部的空氣以及水分流入解除真空狀態(tài)的部分區(qū)域。

解決技術(shù)問(wèn)題的方案

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明可以提供一種極低溫冷卻裝置，其包括：冷卻部，位于冷卻對(duì)象的外側(cè)，用于對(duì)所述冷卻對(duì)象進(jìn)行冷卻，并包括制冷劑容器以收納循環(huán)的液態(tài)制冷劑；真空隔熱部，位于所述冷卻部的外側(cè)，包括真空容器，所述真空容器處于真空以便對(duì)所述冷卻部進(jìn)行真空隔熱；傳感器，位于構(gòu)成所述冷卻部的所述制冷劑容器的表面；傳感器端口，貫穿所述真空容器并延伸至設(shè)有所述傳感器的所述制冷劑容器的表面，且與所述真空隔熱部隔絕；以及清除端口，位于所述真空容器的外部，用于向所述傳感器端口的內(nèi)部供給惰性氣體，或者向所述傳感器端口的內(nèi)部提供負(fù)壓。

此時(shí)，可以將所述傳感器可拆裝地安裝在所述制冷劑容器上，所述傳感器端口可以具備：管道構(gòu)件，從所述制冷劑容器延伸至所述真空容器，其一端貫穿所述真空容器而與外部連通；以及蓋子，用于密封所述管道構(gòu)件的一端部。

其中，所述傳感器可拆裝地緊固于安裝在所述制冷劑容器表面的安裝部上。

另外，所述管道構(gòu)件的至少一部分區(qū)域可以具有波紋管結(jié)構(gòu)。

此時(shí)，可以具備連接所述傳感器端口與所述清除端口的連接管，所述連接管可以在所述真空容器和所述制冷劑容器之間的接近所述制冷劑容器的位置上與所述傳感器端口連通。

另外，所述清除端口上可以設(shè)有選擇性地阻斷所述連接管的閥門(mén)。

另外，當(dāng)解除所述傳感器端口內(nèi)部的真空狀態(tài)時(shí)，可以通過(guò)所述清除端口向所述傳感器端口內(nèi)部供給惰性氣體。

其中，當(dāng)使所述傳感器端口的內(nèi)部形成真空狀態(tài)時(shí)，可以通過(guò)所述清除端口向所述傳感器端口內(nèi)部施加負(fù)壓。

此時(shí)，可以將所述真空隔熱部分割為多個(gè)，各個(gè)真空隔熱部的內(nèi)部設(shè)有各自的傳感器。

另外，分割為多個(gè)的所述真空隔熱部可以分別具備傳感器端口以及與所述傳感器端口連接的清除端口，所述傳感器可以安裝在各個(gè)真空隔熱部所具備的傳感器端口內(nèi)部的制冷劑容器側(cè)。

另外，為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明可以提供一種超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體，其特征在于，包括：制冷劑容器，在其下部具有收納液態(tài)制冷劑的極低溫部，在所述極低溫部的上部具有溫度梯度部，所述溫度梯度部中收納有氣態(tài)制冷劑，并且所述氣態(tài)制冷劑具有溫度梯度，所述制冷劑容器的上部開(kāi)放；真空容器，其包圍所述制冷劑容器，以對(duì)所述制冷劑容器進(jìn)行真空隔熱；傳感器端口，其從所述制冷劑容器貫穿所述真空容器，并且可拆裝地設(shè)置有至少一個(gè)傳感器，所述傳感器用于感測(cè)所述制冷劑容器的溫度或者收納在所述制冷劑容器內(nèi)的制冷劑的溫度；清除端口，位于所述真空容器的外壁上，用于向所述傳感器端口內(nèi)部供給惰性氣體，或者向所述傳感器端口內(nèi)部提供負(fù)壓；常溫部管體，其與所述制冷劑容器隔開(kāi)，收納有絕緣油或者絕緣氣體而構(gòu)成常溫部；密封構(gòu)件，用于密封所述制冷劑容器的開(kāi)放的上部，以隔開(kāi)所述溫度梯度部與所述常溫部；以及導(dǎo)線，其在所述制冷劑容器的液態(tài)制冷劑中與超導(dǎo)電纜的超導(dǎo)導(dǎo)體層連接，并且貫穿所述密封構(gòu)件而延伸至所述常溫部管體。

另外，在所述制冷劑容器的至少一部分區(qū)域設(shè)有安裝部，所述傳感器可拆裝地安裝在所述安裝部。

其中，所述傳感器端口可以具備：管道構(gòu)件，從所述制冷劑容器延伸至所述真空容器，其一端貫穿所述真空容器而與外部連通；以及蓋子，用于密封所述管道構(gòu)件的一端部。

所述管道構(gòu)件的至少一部分區(qū)域可以設(shè)有熱傳導(dǎo)防止單元，所述熱傳導(dǎo)防止單元用于延長(zhǎng)所述制冷劑容器與所述真空容器之間的熱傳導(dǎo)路徑。

另外，所述熱傳導(dǎo)防止單元可以由設(shè)置于所述管道構(gòu)件的至少一部分區(qū)域上的凹凸部或者波紋管構(gòu)成。

并且，可以在所述蓋子上安裝信號(hào)用端子，所述信號(hào)用端子與從所述傳感器延伸的電纜電連接。

此時(shí)，可以進(jìn)一步具備連接所述傳感器端口與所述清除端口的連接管。

并且，所述連接管以臨近所述制冷劑容器的方式與所述傳感器端口連接。

此時(shí)，在所述真空容器外部的所述連接管的規(guī)定位置可以進(jìn)一步設(shè)有閥門(mén)，所述閥門(mén)選擇性地阻斷所述連接管。

其中，當(dāng)解除所述傳感器端口內(nèi)部的真空狀態(tài)時(shí)，可以通過(guò)所述清除端口以及所述連接管向所述傳感器端口內(nèi)部供給惰性氣體，當(dāng)所述傳感器端口的內(nèi)部形成真空狀態(tài)時(shí)，通過(guò)所述清除端口向所述傳感器端口內(nèi)部提供負(fù)壓。

另外，為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明可以提供一種超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體的傳感器安裝方法，所述超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體具備：制冷劑容器，在其內(nèi)部收納有制冷劑；真空容器，其包圍所述制冷劑容器，以對(duì)所述制冷劑容器進(jìn)行真空隔熱；傳感器端口，從所述制冷劑容器貫穿所述真空容器，在其一端設(shè)有蓋子，并且可拆裝地設(shè)置有用于感測(cè)所述制冷劑溫度的傳感器；清除端口，位于所述真空容器的外壁上，并與所述傳感器端口連接，所述超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體的傳感器安裝方法的特征在于，包括如下步驟：通過(guò)所述清除端口向所述傳感器端口內(nèi)部供給惰性氣體；分離所述蓋子，以解除所述傳感器端口內(nèi)部的真空狀態(tài)；從所述傳感器端口的內(nèi)部分離出所述傳感器，然后將所述傳感器安裝在所述傳感器端口的內(nèi)部；通過(guò)所述清除端口向所述傳感器端口的內(nèi)部提供負(fù)壓。

有益效果

根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)極低溫冷卻裝置以及作為其示例的超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體具備溫度傳感器等傳感器時(shí)，具備與構(gòu)成冷卻部的制冷劑容器與構(gòu)成真空隔熱部的真空容器之間的空間隔開(kāi)，進(jìn)而提供所述傳感器安裝空間的額外的傳感器端口，從而能夠在短時(shí)間內(nèi)簡(jiǎn)便地進(jìn)行所述傳感器的分離以及安裝。即，在分離或安裝所述傳感器時(shí)，無(wú)需解除對(duì)包括極低溫冷卻裝置以及作為其示例的超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體和超導(dǎo)電纜的整體系統(tǒng)的真空狀態(tài)，只需單純地解除所述傳感器端口的真空狀態(tài)，從而能夠簡(jiǎn)便又迅速地進(jìn)行所述傳感器的分離以及安裝。

另外，本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置以及作為其示例的超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體具備所述傳感器端口與能夠選擇性地向所述傳感器端口提供惰性氣體以及負(fù)壓的清除端口，以便在為維護(hù)所述傳感器而解除所述傳感器端口內(nèi)部的真空狀態(tài)之前，通過(guò)所述清除端口向所述傳感器端口內(nèi)部供給惰性氣體，從而能夠防止外部的空氣以及水分滲透到所述傳感器端口的內(nèi)部。進(jìn)而，在安裝所述傳感器之后使所述傳感器端口的內(nèi)部成為真空狀態(tài)時(shí)，通過(guò)所述清除端口向所述傳感器端口內(nèi)部提供負(fù)壓，從而能夠迅速又簡(jiǎn)便地使所述傳感器端口內(nèi)部成為真空狀態(tài)。

另外，在構(gòu)成本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置以及作為其示例的超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體時(shí)，在所述傳感器端口的管道構(gòu)件上設(shè)置延長(zhǎng)熱傳導(dǎo)路徑的諸如波紋管的熱傳導(dǎo)防止單元，以便盡可能地防止構(gòu)成所述真空隔熱部的真空容器的外部的熱量通過(guò)所述傳感器端口傳遞至構(gòu)成所述冷卻部的制冷劑容器，從而能夠保持所述超導(dǎo)電纜的超導(dǎo)條件。

進(jìn)而，當(dāng)以有線方式傳輸由所述傳感器獲取的溫度信息時(shí)，在密封所述傳感器端口的蓋子上安裝信號(hào)用端子，并將所述傳感器的電纜連接于所述信號(hào)用端子上，從而能夠向外部傳輸所述溫度信息。在這種情況下，不需要用于傳輸所述溫度信息的額外的裝置等，因此簡(jiǎn)化所述傳感器端口的結(jié)構(gòu)，從而能夠縮減其組裝以及制作所需的時(shí)間以及成本。

附圖說(shuō)明

圖1示出了本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖2示出了與作為本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置的示例的超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體連接而被冷卻至極低溫的超導(dǎo)電纜的部分剖開(kāi)立體圖。

圖3示出了圖2的剖視圖。

圖4示出了作為本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置的示例的超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體的剖視圖。

圖5示出了作為本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置的示例的超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體的立體圖。

圖6示出了圖5的剖視圖。

圖7是圖6的‘a(chǎn)’區(qū)域的局部放大剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。但是，本發(fā)明并不限定于在此說(shuō)明的實(shí)施例，而是可以以其它形式具體化。提供實(shí)施例的目的在于，使公開(kāi)的內(nèi)容徹底且完整，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地傳達(dá)本發(fā)明的思想。在整篇說(shuō)明書(shū)中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的構(gòu)成要素。

圖1示出了本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置的結(jié)構(gòu)圖。

本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置1′具備：冷卻部200′，在其中心部配置有冷卻對(duì)象100′，以便通過(guò)所述冷卻對(duì)象100′外部的制冷劑進(jìn)行冷卻；真空隔熱部500′，用于對(duì)所述冷卻部200′進(jìn)行真空隔熱。

例如，所述冷卻對(duì)象100′可以是超導(dǎo)電纜中包含超導(dǎo)體的芯部等。關(guān)于超導(dǎo)電纜，將參照?qǐng)D2及其后面的圖再進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

只要是需要進(jìn)行超低溫冷卻的冷卻對(duì)象100′，就可以靈活多樣地應(yīng)用圖1所示的本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置1′。

本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置1′包括：冷卻部200′，使液態(tài)制冷劑進(jìn)行循環(huán)，以使冷卻對(duì)象100′冷卻至極低溫；以及真空隔熱部500′，其包圍所述冷卻部200′，以對(duì)所述冷卻部200′的周?chē)M(jìn)行真空隔熱，可以包括用于感測(cè)冷卻對(duì)象100′溫度的溫度傳感器等至少一個(gè)傳感器2820′。

所述冷卻部200′可以具備制冷劑流路，所述制冷劑流路用于從極低溫冷卻裝置1′的外部供給冷卻的液態(tài)制冷劑，使所述液態(tài)制冷劑與冷卻對(duì)象100′進(jìn)行熱交換之后從冷卻裝置排出，經(jīng)再次冷卻后，再次供給至冷卻裝置。

具體而言，本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置1′可以包括：冷卻部200′，位于冷卻對(duì)象100′的外側(cè)，用于對(duì)所述冷卻對(duì)象進(jìn)行冷卻，并包括制冷劑容器300′以收納循環(huán)的液態(tài)制冷劑；真空隔熱部500′，位于所述冷卻部200′的外側(cè)，并包括真空容器600′，所述真空容器600′處于真空以便對(duì)所述冷卻部200′進(jìn)行真空隔熱；傳感器2820′，位于構(gòu)成所述冷卻部200′的所述制冷劑容器300′的表面；傳感器端口2800′，貫穿所述真空容器600′并延伸至設(shè)有所述傳感器2820′的所述制冷劑容器300′的表面，與所述真空隔熱部500′隔絕；清除端口2900′，位于所述真空容器600′的外部，用于向所述傳感器端口2800′的內(nèi)部供給惰性氣體，或者向所述傳感器端口2800′的內(nèi)部提供負(fù)壓。

本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置的傳感器2820′可以是用于間接測(cè)定冷卻對(duì)象100′的溫度的溫度傳感器。

若要直接將所述傳感器2820′安裝在冷卻對(duì)象上，則為了將由傳感器2820′感測(cè)到的信息導(dǎo)出至外部裝置的控制部側(cè)，需要貫穿流有制冷劑的冷卻部200′，會(huì)降低氣密性，因此可以采用安裝在構(gòu)成冷卻部200′的制冷劑容器300′側(cè)的方法。

所述制冷劑容器300′由金屬材料構(gòu)成，因此能夠通過(guò)安裝在所述制冷劑容器300′側(cè)的傳感器2820′的溫度判斷制冷劑的溫度，進(jìn)而判斷冷卻對(duì)象100′的溫度。

另外，本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置1′具備用于設(shè)置傳感器2820′的傳感器端口2800′，以便在維護(hù)傳感器2820′時(shí)，不破壞構(gòu)成極低溫冷卻裝置1′的真空隔熱部500′整體的真空。

所述傳感器端口2800′是將安裝傳感器2820′的區(qū)域劃分為極小部位而單獨(dú)設(shè)定的真空區(qū)域，由此在需要替換或修理傳感器時(shí)，只需解除傳感器端口2800′的真空，就可以維護(hù)傳感器2820′，因此不會(huì)影響整體真空隔熱部500′。

另外，可以在一個(gè)冷卻裝置設(shè)置多個(gè)構(gòu)成本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置的真空隔熱部500′。

即，圖1的(a)所示的實(shí)施例中示出了極低溫冷卻裝置1′具備一個(gè)真空隔熱部500′的示例，圖1的(b)所示的實(shí)施例中示出了構(gòu)成一個(gè)極低溫冷卻裝置1的真空隔熱部500′由第一真空隔熱部500a′、第二真空隔熱部500b′以及第三真空隔熱部500c′構(gòu)成的示例。

如果將用于對(duì)一個(gè)極低溫冷卻裝置1′內(nèi)部的極低溫狀態(tài)的冷卻部200′進(jìn)行真空隔熱的真空隔熱部500′分割成多個(gè)，則在發(fā)生構(gòu)成極低溫冷卻裝置1′的真空容器600′等破損等問(wèn)題時(shí)，或者發(fā)生上述的傳感器端口2800′破損等問(wèn)題時(shí)，同樣僅解除特定真空隔熱部500′的真空，從而能夠防止整體系統(tǒng)的真空一同被破壞，并且能夠大幅縮短系統(tǒng)維修時(shí)間。

另外，本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置1′中，傳感器端口2800′在通常的工作狀態(tài)下也需要保持真空狀態(tài)。但是，在替換傳感器2820′的狀況下需要解除傳感器端口2800′的真空狀態(tài)。

在這種情況下，所述制冷劑容器300′處于極低溫狀態(tài)，在解除傳感器端口2800′的真空的同時(shí)有可能在安裝于制冷劑容器300′上的傳感器2820′上發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)霜，而這樣的結(jié)霜導(dǎo)致難以分離或替換溫度傳感器，因此需要一種在解除傳感器端口2800′的真空的同時(shí)阻隔外部的潮濕空氣流入，從而抑制結(jié)霜的方法。因此，所述清除端口2900′位于所述真空容器600′的外壁上，在解除所述傳感器端口2800′的真空時(shí)向所述傳感器端口2800′內(nèi)部供給惰性氣體，或者在需要對(duì)所述傳感器端口2800′進(jìn)行真空化的狀況下向所述傳感器2800′內(nèi)部提供負(fù)壓。

為了容易地達(dá)成這樣的目的，設(shè)置用于連接所述傳感器端口2800′與所述清除端口2900′的連接管2910′，優(yōu)選地，所述連接管2910′連接在所述真空容器600′和所述制冷劑容器300′之間的接近制冷劑容器300′的位置上，以使所述連接管2910′與所述傳感器端口2800′連通。

即，是為了在解除所述傳感器端口2800′的真空時(shí)，將通過(guò)清除端口2900′噴射的惰性氣體等最有效地供給至所述傳感器2820′側(cè)。

并且，如圖1的(b)所示，當(dāng)劃分有多個(gè)所述真空隔熱部500′時(shí)，可以在各個(gè)真空隔熱部500a′、500b′、500c′的內(nèi)側(cè)設(shè)置傳感器2800a′、2800b′、2800c′，并且可以設(shè)置傳感器端口2800′以及清除端口2900′，以便對(duì)各個(gè)傳感器2800a′、2800b′、2800c′進(jìn)行維護(hù)。

在圖1的(b)所示的實(shí)施例中，可以在所述第一真空隔熱部500a′、第二真空隔熱部500b′以及第三真空隔熱部500c′分別設(shè)置第一傳感器端口2800a′、第二傳感器端口2800b′以及第三傳感器端口2800c′，并且設(shè)置通過(guò)連接管與各個(gè)傳感器端口2800a′、2800b′、2800c′連接的第一清除端口2900a′、第二清除端口2900b′以及第三清除端口2900c′。

構(gòu)成圖1的(a)以及圖1的(b)所示的極低溫冷卻裝置的傳感器2820′可拆裝地安裝在所述制冷劑容器300′上，所述傳感器端口2800′可以包括：管道構(gòu)件2830′，其從所述制冷劑容器300′朝向所述真空容器600′延伸，其一端貫穿所述真空容器600′而與外部連通；以及蓋子2840′，用于密封所述管道構(gòu)件2830′的一端部。

并且，關(guān)于由所述傳感器2820′感測(cè)到的信息，如圖1的(a)所示，可以構(gòu)成為與所述傳感器2820′連接的電纜2824′經(jīng)由所述傳感器端口2800′引出至外部，從而通過(guò)所述電纜2824′接收感測(cè)信息。

另外，如圖1的(b)所示，可以在所述蓋子2840′上安裝信號(hào)用端子2842′，所述信號(hào)用端子2842′與從所述傳感器2820′延伸的電纜2824′電連接。即，可以構(gòu)成為，貫穿蓋子2840′以安裝信號(hào)用端子2842′，所述信號(hào)用端子2824′的一端與從所述傳感器2820′延伸的電纜2824′電連接，在所述信號(hào)用端子2824′上安裝用于感測(cè)信息的額外的連接件等。因此，如圖1的(a)所示，可以構(gòu)成為不使電纜直接露出，能夠提高與其它周邊設(shè)備的連接性。

并且，如圖1的(a)所示，所述傳感器2820′可以直接附著或安裝在制冷劑容器上，但是也可以如圖1的(b)所示，可拆裝地緊固于安裝在制冷劑容器300′表面的安裝部2810′上。

當(dāng)所述傳感器2820′具備用于通過(guò)螺栓2822′等緊固件進(jìn)行緊固的緊固孔時(shí)，構(gòu)成為安裝在金屬材料的安裝部2810′上，從而能夠牢固地固定傳感器2820′。

并且，所述管道構(gòu)件2830′的部分區(qū)域可以構(gòu)成為波紋管2834′結(jié)構(gòu)。所述波紋管2834′增加熱傳導(dǎo)的熱移動(dòng)路徑，從而能夠使熱傳導(dǎo)最小化。

也可以在所述清除端口2900′上設(shè)置選擇性地阻斷所述連接管2910′的閥門(mén)2912′，從而選擇性地控制惰性氣體的供給或真空壓的施加。

當(dāng)通過(guò)所述清除端口2900′解除所述傳感器端口2800′內(nèi)部的真空狀態(tài)時(shí)，可以通過(guò)所述清除端口2900′向所述傳感器端口2800′的內(nèi)部供給惰性氣體，或者當(dāng)使所述傳感器端口2800′的內(nèi)部形成真空狀態(tài)時(shí)，也可以通過(guò)所述清除端口2900′向所述傳感器端口2800′的內(nèi)部施加負(fù)壓。

圖2示出了與作為本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置的示例的超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體連接而被冷卻至極低溫的超導(dǎo)電纜的部分剖開(kāi)立體圖，圖3示出了圖2的剖視圖。

超導(dǎo)電纜1000由內(nèi)到外包括：芯部100、冷卻部200、內(nèi)部金屬管300、隔熱部400、真空隔熱部500、外部金屬管600以及護(hù)套部700，所述芯部100包括：骨架110；至少兩個(gè)超導(dǎo)導(dǎo)體層130，所述超導(dǎo)導(dǎo)體層130包括沿著所述骨架110的長(zhǎng)度方向并排配置并圍繞所述骨架110外部的多個(gè)超導(dǎo)體；絕緣層140，圍繞所述超導(dǎo)導(dǎo)體層130；至少兩個(gè)超導(dǎo)屏蔽層180，所述超導(dǎo)屏蔽層180包括沿著所述骨架110的長(zhǎng)度方向并排配置并圍繞所述絕緣層140外部的多個(gè)超導(dǎo)體，所述冷卻部200位于所述芯部100的外側(cè)，具備用于冷卻所述芯部100的液態(tài)制冷劑的制冷劑流路，以便冷卻所述芯部100，所述內(nèi)部金屬管300位于所述冷卻部200的外側(cè)，所述隔熱部400位于所述內(nèi)部金屬管300的外側(cè)，形成著以多層卷繞有隔熱材料401的隔熱層，所述真空隔熱部500在所述隔熱部400外部的隔開(kāi)的位置上具備多個(gè)隔離件560，以便對(duì)所述冷卻部200進(jìn)行真空隔熱，所述外部金屬管600位于所述真空隔熱部500的外側(cè)，所述護(hù)套部700位于所述外部金屬管600的外側(cè)，形成護(hù)套層。

下面依次分析構(gòu)成超導(dǎo)電纜的各個(gè)構(gòu)成要素。所述骨架110提供將扁長(zhǎng)的超導(dǎo)體安裝于骨架110周?chē)膱?chǎng)所，同時(shí)發(fā)揮用于形成形狀的框架作用，可以成為故障電流流動(dòng)的路徑。所述骨架110可以具有將截面為圓形的多個(gè)銅(cu)裸線111壓縮成圓形的形狀。

由于將構(gòu)成所述骨架110的多股圓形截面的銅(cu)裸線111壓縮成圓形的絞線形狀，所以骨架110表面必然凹凸不平。因此，為了使骨架110的凹凸表面變得平滑，可以在骨架110的外部覆蓋平滑層120。所述平滑層120可以采用半導(dǎo)電性碳紙或黃銅帶等材料。

因所述平滑層120而變得平滑的所述骨架110的外側(cè)可以設(shè)有第一超導(dǎo)導(dǎo)體層130a，所述第一超導(dǎo)導(dǎo)體層130a是由多個(gè)超導(dǎo)體圍繞而形成的層?？梢詫⒌谝怀瑢?dǎo)導(dǎo)體層130a設(shè)置成，使多個(gè)超導(dǎo)體并排鄰接而圍繞所述平滑層120周?chē)?。另外，如圖2所示，根據(jù)通過(guò)超導(dǎo)電纜輸電或配電的電流容量，可以構(gòu)成多個(gè)超導(dǎo)導(dǎo)體層130。

圖2所示的實(shí)施例中具備兩個(gè)超導(dǎo)導(dǎo)體層130a、130b。另外，單純地層疊配置超導(dǎo)導(dǎo)體層時(shí)，由于電流的趨膚效應(yīng)，電流容量不會(huì)增加。為了防止這樣的問(wèn)題，當(dāng)具備多個(gè)超導(dǎo)導(dǎo)體層時(shí)，可以在超導(dǎo)導(dǎo)體層130a、130b之間設(shè)置絕緣層140。所述絕緣層140可以構(gòu)成為絕緣帶的形式，配置在層疊的超導(dǎo)導(dǎo)體層130a、130b之間，使超導(dǎo)導(dǎo)體層130a、130b彼此絕緣，從而能夠防止層疊的超導(dǎo)體的趨膚效應(yīng)。

圖2所示的實(shí)施例中示出了所述超導(dǎo)導(dǎo)體層130由兩層即第一超導(dǎo)導(dǎo)體層130a和第二超導(dǎo)導(dǎo)體層130b構(gòu)成的示例，但是根據(jù)需要，還可以具備層數(shù)更多的超導(dǎo)導(dǎo)體層。

并且，構(gòu)成各超導(dǎo)導(dǎo)體層130a、130b的超導(dǎo)體可以與構(gòu)成骨架110的各裸線并聯(lián)連接。這是為了在發(fā)生超導(dǎo)條件的破壞等事故時(shí)，使流向超導(dǎo)線材的電流流向骨架110的裸線。為的是通過(guò)這樣的方法在不滿(mǎn)足超導(dǎo)條件時(shí)防止超導(dǎo)線材的電阻變大而使超導(dǎo)線材發(fā)熱或損傷等。

設(shè)置在所述第一超導(dǎo)導(dǎo)體層130a外側(cè)的第二超導(dǎo)導(dǎo)體層130b的外部可以設(shè)有內(nèi)部半導(dǎo)電層150。所述內(nèi)部半導(dǎo)電層150可以用來(lái)緩解超導(dǎo)導(dǎo)體層130的不同區(qū)域的電場(chǎng)集中，使表面電場(chǎng)均勻。可以通過(guò)卷繞半導(dǎo)電帶的方式設(shè)置所述內(nèi)部半導(dǎo)電層150。

所述內(nèi)部半導(dǎo)電層150的外側(cè)可以設(shè)有絕緣層160。所述絕緣層160可以用來(lái)增大超導(dǎo)電纜的絕緣強(qiáng)度。為了使高壓電纜絕緣，一般采用xlpe(crosslinking-polyethylene：交聯(lián)聚乙烯)或充油方式(oilfilledcable)，但是為了超導(dǎo)體的超導(dǎo)性，將超導(dǎo)電纜冷卻至極低溫，而在極低溫下xlpe因受損而存在絕緣擊穿的問(wèn)題，充油方式(oilfilledcable)則會(huì)引發(fā)環(huán)境問(wèn)題等，因此本發(fā)明涉及的超導(dǎo)電纜1000可以將普通紙質(zhì)的絕緣紙用作絕緣層160，可以通過(guò)多次卷繞絕緣紙的方式構(gòu)成所述絕緣層160。

所述絕緣層160的外部可以設(shè)有外部半導(dǎo)電層170。所述外部半導(dǎo)電層同樣可以用來(lái)緩解超導(dǎo)導(dǎo)體層130的不同區(qū)域的電場(chǎng)集中，使表面電場(chǎng)均勻，并且同樣可以通過(guò)卷繞半導(dǎo)電帶的方式設(shè)置所述外部半導(dǎo)電層170。

并且，所述外部半導(dǎo)電層170的外側(cè)可以設(shè)有超導(dǎo)屏蔽層180。形成所述超導(dǎo)屏蔽層180的方法可以與形成所述超導(dǎo)導(dǎo)體層130的方法相同。當(dāng)所述外部半導(dǎo)電層170的表面不均勻時(shí)，可以根據(jù)需要設(shè)置平滑層(未圖示)，可以在所述平滑層的外部分別沿著圓周方向并排配置用于形成超導(dǎo)屏蔽層180的超導(dǎo)體。

所述超導(dǎo)屏蔽層180的外側(cè)可以設(shè)有發(fā)揮芯部100外裝作用的芯外裝層190。所述芯外裝層190可以包括各種帶或粘合劑等，并且可以發(fā)揮外裝作用，使芯部100露出于后述的冷卻層。

可以通過(guò)這樣的方法構(gòu)成超導(dǎo)電纜1000的芯部100，雖然圖2以及圖3中示出了所述平滑層以及所述半導(dǎo)電層由相同材料的單層構(gòu)成，但是可以根據(jù)需要增設(shè)多種附屬層。

所述芯部100的外側(cè)可以設(shè)有冷卻部200。所述冷卻部200可以用來(lái)冷卻所述芯部100的超導(dǎo)體，所述冷卻部200的內(nèi)側(cè)可以設(shè)有液態(tài)制冷劑的循環(huán)流路。所述液態(tài)制冷劑可以使用液態(tài)氮，所述液態(tài)制冷劑(液態(tài)氮)以冷卻至零下200度左右溫度的狀態(tài)在所述冷卻流路中循環(huán)，能夠保持冷卻部?jī)?nèi)部的芯部所具備的超導(dǎo)體的超導(dǎo)條件即極低溫。

所述冷卻部200所具備的冷卻流路可以使液態(tài)制冷劑沿著一個(gè)方向流動(dòng)，在超導(dǎo)電纜1000的接線盒等中回收且再次冷卻，然后再次供應(yīng)至所述冷卻部200的冷卻流路中。

所述冷卻部200的外側(cè)可以設(shè)有內(nèi)部金屬管300。所述內(nèi)部金屬管300與后述的外部金屬管600一同發(fā)揮超導(dǎo)電纜的外裝作用，防止在超導(dǎo)電纜的鋪設(shè)以及搬運(yùn)過(guò)程中的芯部100的機(jī)械損傷。為了容易制造并搬運(yùn)，將超導(dǎo)電纜卷繞在卷筒上，在設(shè)置時(shí)展開(kāi)卷繞在卷筒上的電纜進(jìn)行設(shè)置，因此超導(dǎo)電纜1000可以持續(xù)承受彎曲應(yīng)力或拉伸應(yīng)力。

為了在承受這樣的機(jī)械應(yīng)力的情況下仍然保持初始性能，可以設(shè)置內(nèi)部金屬管300。因此，為了增強(qiáng)對(duì)于機(jī)械應(yīng)力的強(qiáng)度，所述內(nèi)部金屬管300可以具有沿著超導(dǎo)電纜1000的長(zhǎng)度方向重復(fù)出現(xiàn)隆起和凹陷的波紋結(jié)構(gòu)(corrugated)，所述內(nèi)部金屬管300可以由鋁等材料構(gòu)成。

所述內(nèi)部金屬管300位于所述冷卻部200的外側(cè)，因此可以處于與液態(tài)制冷劑溫度對(duì)應(yīng)的極低溫下。因此，可以將所述內(nèi)部金屬管300歸類(lèi)為低溫部金屬管。

另外，所述內(nèi)部金屬管300的外周面可以設(shè)有隔熱部400，所述隔熱部400包括以多層卷繞有隔熱材料的隔熱層，所述隔熱材料在高反射率金屬薄膜上涂覆有較薄的低熱導(dǎo)率高分子。所述隔熱層構(gòu)成mli(multilayerinsulation：多層絕緣)，能夠使主要基于輻射的熱傳遞最小化。

因此，通過(guò)反射率高的金屬薄膜材料，還能得到防止基于輻射的熱交換或熱侵入的效果

所述隔熱部400的外側(cè)設(shè)有真空隔熱部500。當(dāng)無(wú)法通過(guò)所述隔熱部400實(shí)現(xiàn)充分的隔熱時(shí)，所述真空隔熱部500用來(lái)使沿著所述隔熱層方向的對(duì)流等引起的熱傳遞最小化。

可以通過(guò)在所述隔熱部400的外側(cè)形成隔離空間并對(duì)所述隔離空間進(jìn)行真空化的方法形成所述真空隔熱部500。

所述真空隔熱部500是隔離空間，用于防止從常溫的外部朝向所述芯部側(cè)的對(duì)流等引起的熱侵入，為了形成物理隔離空間，可以具備至少一個(gè)隔離件560。為了在超導(dǎo)電纜1000的整個(gè)區(qū)域防止位于所述真空隔熱部500內(nèi)的隔離空間外側(cè)的外部金屬管600等與所述真空部500內(nèi)側(cè)的所述隔熱部400接觸，可以在所述隔離空間內(nèi)設(shè)置至少兩個(gè)隔離件560?？梢匝刂瑢?dǎo)電纜的長(zhǎng)度方向配置所述隔離件560，可以卷繞成以螺旋形圍繞所述芯部100外側(cè)，具體而言圍繞所述隔熱部400。

如圖2所示，具備多個(gè)所述隔離件560，并且可以根據(jù)超導(dǎo)電纜的種類(lèi)或大小來(lái)增減所述隔離件560的數(shù)量。本發(fā)明涉及的超導(dǎo)電纜1000可以具備三至五個(gè)隔離件560。

具備所述隔離件560的所述真空隔熱部500的外側(cè)設(shè)有外部金屬管600。所述外部金屬管600以與所述內(nèi)部金屬管300相同的形狀和材料構(gòu)成，所述外部金屬管600的直徑大于所述內(nèi)部金屬管300，以便能夠通過(guò)隔離件560形成隔離空間。

并且，所述外部金屬管600的外側(cè)設(shè)有護(hù)套部700，所述護(hù)套部700發(fā)揮用于保護(hù)超導(dǎo)電纜內(nèi)部的外裝功能。所述護(hù)套部可采用構(gòu)成一般電力用電纜的護(hù)套部700的護(hù)套材料。

圖4示出了作為本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置的示例的超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體的剖視圖，

超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體2000可以是連接超導(dǎo)電纜與常溫電纜的終端結(jié)構(gòu)體，也可以是連接超導(dǎo)電纜與超導(dǎo)電纜的中間連接結(jié)構(gòu)體，終端結(jié)構(gòu)體以及中間連接結(jié)構(gòu)體都具備冷卻部和真空隔熱部，從而發(fā)揮對(duì)冷卻對(duì)象即超導(dǎo)電纜的芯進(jìn)行冷卻的極低溫冷卻裝置的作用。

圖4至圖6所示的超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體中，以連接超導(dǎo)電纜與常溫電纜的終端結(jié)構(gòu)體為例進(jìn)行了圖示，但這是作為用于進(jìn)行極低溫冷卻的冷卻裝置的一例進(jìn)行說(shuō)明的。

本發(fā)明涉及的超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體2000可以包括：極低溫部c，其收納液態(tài)制冷劑1，與超導(dǎo)電纜1000連接并且外側(cè)設(shè)有套管的導(dǎo)線2210的下部沉浸在所述液態(tài)制冷劑1中；熱梯度部b，其與所述極低溫部c連通，氣態(tài)制冷劑g以具有溫度梯度的方式收納在所述熱梯度部b中，所述導(dǎo)線朝上延伸配置；以及常溫部a，其與所述溫度梯度部b隔開(kāi)，所述極低溫部c以及所述溫度梯度部b的導(dǎo)線延伸并被引出。

超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體2000可以劃分為：極低溫部c，與構(gòu)成超導(dǎo)設(shè)備的超導(dǎo)電纜1000連接的導(dǎo)線沉浸在極低溫的液態(tài)制冷劑中；溫度梯度部b，其收納氣態(tài)制冷劑，所述氣態(tài)制冷劑隨著從收納于所述極低溫部c的液態(tài)制冷劑的液面ls高度上升而具有一定的溫度梯度，所述導(dǎo)線配置在所述氣態(tài)制冷劑中；以及常溫部a，其與所述溫度梯度部b隔開(kāi)，在常溫環(huán)境下收納絕緣油或者絕緣氣體，所述導(dǎo)線延伸并被引出。

收納極低溫的液態(tài)制冷劑的極低溫部c與收納氣態(tài)制冷劑的溫度梯度部b具有相互連通的結(jié)構(gòu)，因此收納于所述極低溫部c的液態(tài)制冷劑的液面ls能夠根據(jù)液態(tài)制冷劑的溫度以及內(nèi)部壓力進(jìn)行升降。

可以理解為，所述極低溫部c和所述溫度梯度部b是將收納有液體制冷劑的制冷劑容器根據(jù)液面ls位置進(jìn)行劃分的區(qū)域。

所述導(dǎo)線2210連接于所述超導(dǎo)電纜1000的芯部100的超導(dǎo)導(dǎo)體層130側(cè)，其中，優(yōu)選地，將“所述導(dǎo)線2210連接于所述超導(dǎo)導(dǎo)體層130側(cè)”的含義解釋為，包括所述導(dǎo)線2210與超導(dǎo)導(dǎo)體層130通過(guò)連接部、接頭或者其它連接部等連接單元直接連接的情形以及以下說(shuō)明的采用連接導(dǎo)體等來(lái)間接連接的情形。

所述極低溫部c中，構(gòu)成超導(dǎo)電纜1000的芯部100的超導(dǎo)導(dǎo)體層130的端部與和所述端部連接的連接導(dǎo)體2120在連接部2110連接，在所述連接部2110連接的連接導(dǎo)體2120可以通過(guò)與導(dǎo)線2210的接頭2130等電連接。雖然圖4中未示出，但是也可以在所述連接部2110附近設(shè)置絕緣支撐物，所述絕緣支撐物用于消除有可能因熱收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力。

即便根據(jù)所述連接導(dǎo)體2120的溫度發(fā)生水平方向的收縮或拉長(zhǎng)，所述接頭2130也可以提供能夠穩(wěn)定地與所述導(dǎo)線2210等連接的結(jié)構(gòu)。例如，所述接頭2130可以包括柔軟材質(zhì)的編織線連接構(gòu)件等。

與所述接頭2130連接的所述導(dǎo)線2210沿著制冷劑容器2300的上端方向延伸。所述導(dǎo)線2210可由銅(cu)或者鋁(al)材料構(gòu)成，在其外側(cè)可設(shè)有套管2220。當(dāng)然，可以以省略套管2220的裸導(dǎo)體形式提供所述導(dǎo)線2210。銅(cu)或者鋁(al)等是，在超導(dǎo)電纜1000所用的制冷劑溫度，例如將液態(tài)氮用作制冷劑時(shí)在液態(tài)氮的溫度附近，也具有低電阻的金屬等導(dǎo)電材料的示例。

所述套管2220可以是不銹鋼管以及在其外側(cè)包覆有乙丙橡膠或纖維增強(qiáng)塑料(frp)等絕緣物質(zhì)的形式。另外，所述套管可以在外周的長(zhǎng)度方向上端部以及下端部2222上沿著垂直于傾斜面的方向設(shè)有箔電極2221，設(shè)有箔電極2221的部分可以呈錐形，位于所述套管2220上的所述箔電極2221可以用作電場(chǎng)弛豫單元。

位于所述極低溫部c的液態(tài)制冷劑1以及所述溫度梯度部b的氣態(tài)制冷劑g可以?xún)?chǔ)藏在收納制冷劑的制冷劑容器2300中。制冷劑容器可以由強(qiáng)度優(yōu)秀的不銹鋼等金屬構(gòu)成。

可以理解為，所述制冷劑容器2300具備：極低溫部c，位于下部且收納液態(tài)制冷劑；以及溫度梯度部b，在所述極低溫部c的上部收納氣態(tài)制冷劑g，存在氣態(tài)制冷劑g的溫度梯度。所述制冷劑容器2300可以具有在下部收納液態(tài)制冷劑1，且在其上部收納氣態(tài)制冷劑g，所述導(dǎo)線2210的下部被沉浸的結(jié)構(gòu)。另外，收納于所述制冷劑容器2300下部的液態(tài)制冷劑l的液面ls可根據(jù)內(nèi)部溫度或壓力進(jìn)行升降。如果液態(tài)制冷劑是液態(tài)氮，則所述氣態(tài)制冷劑g可以是氣態(tài)氮。

所述制冷劑容器2300與上述的超導(dǎo)電纜1000的冷卻部200連接，所述制冷劑容器2300內(nèi)的液態(tài)制冷劑可以向所述冷卻部200循環(huán)。

本發(fā)明涉及的超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體2000可以具備密封構(gòu)件2600，所述密封構(gòu)件2600用于將所述溫度梯度部b以與所述常溫部a隔開(kāi)的狀態(tài)密封。

所述制冷劑容器2300的上端可以具有開(kāi)放的結(jié)構(gòu)，密封所述制冷劑容器2300的所述密封構(gòu)件2600可以是耐候性、耐蝕性高的環(huán)氧樹(shù)脂(epoxy)等塑料材料。

以所述密封構(gòu)件2600為界，在所述溫度梯度部b的上部設(shè)有常溫部a。

在所述常溫部a的內(nèi)側(cè)延伸配置所述導(dǎo)線2210，可以具備常溫部管體2700，所述常溫部管體2700包圍所述導(dǎo)線2210并且在內(nèi)部收納有絕緣油或者絕緣氣體(空氣或sf6氣體等)。所述常溫部管體2700可以是磁管形式。

經(jīng)由所述常溫部a的導(dǎo)線2210以使根據(jù)溫度變化的沖擊最小化的方式引出至外部。

并且，可以具備真空容器2400，所述真空容器2400用于包圍所述制冷劑容器2300以進(jìn)行真空隔熱。所述真空容器2400可以與所述超導(dǎo)電纜1000的真空隔熱部500連通，可以包圍所述制冷劑容器。在圖4中，所述真空容器延伸至所述制冷劑容器2300的上部，從而能夠?qū)λ鲋评鋭?shí)現(xiàn)真空隔熱。

另一方面，所述超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體2000進(jìn)一步包括傳感器，所述傳感器用于測(cè)定所述極低溫部以及所述溫度梯度部的溫度，位于所述極低溫部或者所述溫度梯度部。所述傳感器可以是溫度傳感器t。

所述溫度傳感器t可位于所述制冷劑容器2300的外壁上，用來(lái)測(cè)定所述制冷劑容器或者收納在所述制冷劑容器內(nèi)的制冷劑的溫度。所述溫度傳感器t附著于所述制冷劑容器2300的外壁上，以測(cè)定所述制冷劑容器2300的表面溫度，也可以直接測(cè)定收納于所述制冷劑容器2300內(nèi)側(cè)的液態(tài)制冷劑或者氣態(tài)制冷劑的溫度。圖4所示的實(shí)施例中示出了所述溫度傳感器t位于所述制冷劑容器2300的外壁上，以測(cè)定所述制冷劑容器2300的表面溫度的情形。

如果所述溫度傳感器t發(fā)生故障或者所述溫度傳感器t壽命用盡，則為了維修及替換所述溫度傳感器t，必須解除所述制冷劑容器2300與所述真空容器2400之間的真空狀態(tài)。但是如前所述，所述連接結(jié)構(gòu)體的真空容器2400與所述超導(dǎo)電纜的真空隔熱500彼此連通而形成一個(gè)真空系統(tǒng)。因此，為維修或替換所述溫度傳感器t而解除所述真空狀態(tài)，意味著解除包含所述終端結(jié)構(gòu)體和所述超導(dǎo)電纜1000的整體系統(tǒng)的真空狀態(tài)。其結(jié)果，為了維護(hù)所述溫度傳感器t，需要解除包含所述終端結(jié)構(gòu)體和所述超導(dǎo)電纜1000的整體系統(tǒng)的真空狀態(tài)，因此耗費(fèi)大量的時(shí)間和成本。特別是，為了在維護(hù)所述溫度傳感器t之后重新安裝所述溫度傳感器t，并使包含所述終端結(jié)構(gòu)體和所述超導(dǎo)電纜1000的整體系統(tǒng)重新處于真空狀態(tài)，需要大量的時(shí)間，其操作性很差。

因此，下面查看一種終端結(jié)構(gòu)體，其在為維護(hù)所述溫度傳感器t而分離所述溫度傳感器t時(shí)，無(wú)需解除包含所述終端結(jié)構(gòu)體和所述超導(dǎo)電纜1000的整體系統(tǒng)的真空狀態(tài)，能夠在更短時(shí)間內(nèi)簡(jiǎn)便地完成操作。

圖5示出了作為本發(fā)明涉及的極低溫冷卻裝置的示例的超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體的立體圖，圖6示出了圖5的剖視圖。

與上述的圖4的實(shí)施例相比，本實(shí)施例涉及的終端結(jié)構(gòu)體2000的區(qū)別在于，具備：傳感器端口2800，可拆裝地設(shè)有傳感器2820(參照?qǐng)D7)，并且從所述制冷劑容器2300貫穿所述真空容器2400；清除端口2900，用于向所述傳感器端口2800的內(nèi)部供給惰性氣體，或者向所述傳感器端口2800的內(nèi)部提供負(fù)壓。下面，以區(qū)別點(diǎn)為中心進(jìn)行查看。

參照?qǐng)D5以及圖6，與上述實(shí)施例的終端結(jié)構(gòu)體相比，所述終端結(jié)構(gòu)體2000具備朝向所述真空容器2400外部凸出的傳感器端口2800以及清除端口2900。

所述傳感器端口2800從所述制冷劑容器2300貫穿所述真空容器2400，可以具備可拆裝的至少兩個(gè)傳感器2820，所述傳感器2820用于感測(cè)所述制冷劑容器2300的溫度或者收納于所述制冷劑容器2300內(nèi)的制冷劑的溫度。另外，所述清除端口2900可以位于所述真空容器2400的外壁上，以便向所述傳感器端口2800的內(nèi)部供給惰性氣體，或者向所述傳感器端口2800的內(nèi)部提供負(fù)壓。

以用于安裝所述傳感器2820的組件形式提供所述傳感器端口2800和所述清除端口2900，并且如圖5所示，可以沿著所述真空容器2400的表面設(shè)置多個(gè)。在這種情況下，可以將所述終端結(jié)構(gòu)體2000所具備的所有傳感器2820都安裝在所述傳感器端口2800上，但是考慮到所述終端結(jié)構(gòu)體2000的組裝以及制作所需的時(shí)間及成本，優(yōu)選將所述終端結(jié)構(gòu)體2000所具備的傳感器2820中的一部分安裝在所述傳感器端口2800上。

即，可以將所述傳感器2820中的一部分與以往一樣安裝在所述制冷劑容器2300的表面上(附圖中以“t”來(lái)圖示)，而其余的如本實(shí)施例，利用所述傳感器端口2800進(jìn)行安裝。在這種情況下，需要對(duì)所述終端結(jié)構(gòu)體2000所具備的傳感器2820進(jìn)行維護(hù)時(shí)，也能夠通過(guò)基于所述傳感器端口2800的維護(hù)來(lái)迅速又簡(jiǎn)便地進(jìn)行傳感器2820的維護(hù)。當(dāng)然，優(yōu)選對(duì)所述終端結(jié)構(gòu)體2000的傳感器2820中需要維護(hù)的傳感器2820整體進(jìn)行維護(hù)，但是對(duì)于通過(guò)現(xiàn)有方法設(shè)置的傳感器2820來(lái)說(shuō)，為進(jìn)行維護(hù)而分離并重新安裝所需的時(shí)間和成本明顯增加，因此僅對(duì)本實(shí)施例涉及的位于所述傳感器端口2800上的傳感器2820進(jìn)行維護(hù)，以便在緊急狀況或者相對(duì)緊急的狀況下縮短所述終端結(jié)構(gòu)體2000停止運(yùn)行的時(shí)間，從而能夠在短時(shí)間內(nèi)重新啟動(dòng)。

圖7是詳細(xì)示出圖6的“a”區(qū)域，即所述傳感器端口2800和清除端口2900的結(jié)構(gòu)的局部放大剖視圖。

參照?qǐng)D7，所述傳感器端口2800具備：管道構(gòu)件2830，其從所述制冷劑容器2300朝向所述真空容器2400延伸，其一端貫穿所述真空容器2400而與外部連通；以及蓋子2840，用于密封所述管道構(gòu)件2830的一端部。

所述管道構(gòu)件2830發(fā)揮對(duì)所述制冷劑容器2300和所述真空容器2400之間的空間與安裝所述傳感器282的空間進(jìn)行分離或劃分的作用。即，如后所述，所述管道構(gòu)件2830的內(nèi)部保持真空狀態(tài)，從而發(fā)揮隔熱作用，同時(shí)為安裝在其內(nèi)部的傳感器2820提供額外的安裝空間。因此，當(dāng)要分離安裝在所述管道構(gòu)件2830內(nèi)部的傳感器2820時(shí)，僅解除所述管道構(gòu)件2830內(nèi)側(cè)的真空狀態(tài)，從而能夠簡(jiǎn)便又迅速地分離所述傳感器2820。當(dāng)重新安裝所述傳感器2820并使所述管道構(gòu)件2830的內(nèi)側(cè)成為真空狀態(tài)時(shí)，也因?yàn)榕c所述終端結(jié)構(gòu)體2000和超導(dǎo)電纜1000的真空系統(tǒng)相比，所述管道構(gòu)件2830的內(nèi)部空間非常小，所以能夠在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)形成真空狀態(tài)。

所述管道構(gòu)件2830從所述制冷劑容器2300的外壁通過(guò)所述真空容器2400連通于外部，因此所述真空容器2400外側(cè)的熱量有可能通過(guò)傳導(dǎo)傳遞至所述制冷劑容器2300。在這種情況下，使所述制冷劑容器2300內(nèi)側(cè)的制冷劑的溫度上升，從而有可能影響超導(dǎo)條件。因此，在所述管道構(gòu)件2830的至少一部分區(qū)域可以設(shè)有熱傳導(dǎo)防止單元，所述熱傳導(dǎo)防止單元用于延長(zhǎng)所述制冷劑容器2300與所述真空容器2400之間的熱傳導(dǎo)路徑。所述熱傳導(dǎo)防止單元可以以各種形式實(shí)現(xiàn)，例如，所述熱傳導(dǎo)防止單元可由位于所述管道構(gòu)件2830的至少一部分區(qū)域上的凹凸部或者波紋管2834構(gòu)成。圖7中示出了所述熱傳導(dǎo)防止單元由波紋管2834構(gòu)成的情形，但是當(dāng)然不限于此。

具體而言，所述管道構(gòu)件2830具備：第一管道部2832，其從所述制冷劑容器2300的外壁朝向所述真空容器2400延伸規(guī)定長(zhǎng)度；波紋管2834，其以規(guī)定長(zhǎng)度與所述第一管道部2832連接；第二管道部2835，其與所述波紋管2834連接，并且與所述真空容器2400的外部連通。在這種情況下，所述波紋管2834可通過(guò)熔接等方法與第一管道部2832以及第二管道部2830連接。

另一方面，形成所述管道構(gòu)件2830的第一管道部2832、波紋管2834以及第二管道部2835可以由導(dǎo)熱性低的材料制作?？梢杂上嗤牟牧现谱魉龅谝还艿啦?832和第二管道部2835，或者由導(dǎo)熱性不同的材料制作所述第一管道部2832和第二管道部2835，從而降低導(dǎo)熱性。

所述傳感器端口2800內(nèi)部的傳感器2820可直接安裝在所述制冷劑容器2300的外壁上，但是這樣有可能降低所述制冷劑容器2300外壁的機(jī)械強(qiáng)度。因此，本實(shí)施例中在所述制冷劑容器2300的至少一部分區(qū)域設(shè)置可拆裝地安裝傳感器2820的安裝部2810，所述傳感器端口2800位于所述安裝部2810上。

所述安裝部2810可以具有規(guī)定的厚度，并且通過(guò)熔接等方式附著于所述制冷劑容器2300的外壁上。另外，雖未圖示，但所述安裝部2810也可以與所述制冷劑容器2300構(gòu)成為一體。在這種情況下，可以使要安裝所述傳感器2820的位置的制冷劑容器2300外壁的厚度大于其它部位的厚度，以便在所述位置安裝傳感器2820。

當(dāng)具備所述安裝部2810時(shí)，所述傳感器2820可拆裝地設(shè)置在所述安裝部2810上。例如，所述傳感器2820可以通過(guò)螺栓2822等緊固單元可拆裝地設(shè)置在所述安裝部2810上。在這種情況下，所述傳感器2820采用可拆裝形式的溫度傳感器。因此，通過(guò)將所述螺栓2822緊固于所述安裝部2810上的方式將所述傳感器2820安裝在所述安裝部2810上，另外，通過(guò)擰開(kāi)所述螺栓2822的動(dòng)作，能夠容易地從所述安裝部2810分離所述傳感器2820。

另一方面，通過(guò)蓋子2840來(lái)密封連接于所述真空容器2400外部的所述傳感器端口2800的開(kāi)口的端部?？梢酝ㄟ^(guò)螺栓等緊固單元將所述蓋子2840結(jié)合于所述管道構(gòu)件2830的端部。在這種情況下，所述蓋子2840與所述管道構(gòu)件2830的端部之間可以設(shè)有用于密封的o形圈等。

另一方面，所述傳感器2820將所測(cè)定的制冷劑溫度的相關(guān)信息傳遞至外部的控制單元(未圖示)等，在這種情況下，可以通過(guò)有線或者無(wú)線方式發(fā)送所述溫度信息。選擇所述傳感器2820時(shí)，考慮到所述傳感器2820的組裝簡(jiǎn)便性、制造成本等而選擇通過(guò)有線方式發(fā)送所述溫度信息的類(lèi)型時(shí)，有必要將所述傳感器2820與外部的控制單元電連接。在這種情況下，可以在所述蓋子2840上安裝信號(hào)用端子2842，所述信號(hào)用端子2840與從所述傳感器2820延伸的電纜2824電連接。即，可以貫穿蓋子2840以安裝信號(hào)用端子2842，并且將所述信號(hào)用端子2842的一端與從所述傳感器2820延伸的電纜2824電連接，將所述信號(hào)用端子2842的另一端與所述控制單元電連接。如此，在所述蓋子2840上設(shè)置能夠以有線方式向外部發(fā)送所述傳感器2820溫度信息的結(jié)構(gòu)，從而不需要用于發(fā)送所述溫度信息的額外的裝置，因此傳感器端口2800的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，進(jìn)而能夠減少組裝以及設(shè)置所需的時(shí)間和成本。

另一方面，當(dāng)要從所述傳感器端口2800分離所述傳感器2820時(shí)，分離所述蓋子2840，以解除所述傳感器端口2800內(nèi)部的真空狀態(tài)，然后分離所述傳感器2820。但是，當(dāng)所述終端結(jié)構(gòu)體2000處于運(yùn)行時(shí)，所述傳感器端口2800的內(nèi)部保持真空狀態(tài)，以進(jìn)行真空隔熱。因此，分離所述蓋子2840時(shí)，在極短的時(shí)間內(nèi)，外部的空氣流入所述傳感器端口200的內(nèi)部。在這種情況下，空氣中所含的水分等也與外部空氣一同流入所述傳感器端口2800的內(nèi)部，使得在分離所述蓋子2840時(shí)，有可能因所述水分等而在所述傳感器端口2800內(nèi)部結(jié)霜。這有可能增加從所述傳感器端口2800內(nèi)部分離所述傳感器2820的操作難度，進(jìn)而在重新安裝所述傳感器2820時(shí)也有可能引起失靈。另外，重新安裝所述傳感器2820之后，為了使所述傳感器端口2800的內(nèi)部成為真空狀態(tài)，需要能夠提供負(fù)壓的單元。

因此，本實(shí)施例涉及的終端結(jié)構(gòu)體2000具備清除端口2900，所述清除端口2900與傳感器端口2800一同位于所述真空容器2400的外壁上，以便向所述傳感器端口2800內(nèi)部供給惰性氣體，或者向所述傳感器端口2800的內(nèi)部提供負(fù)壓。即，在分離所述蓋子2840之前，通過(guò)所述清除端口2900以規(guī)定壓力向所述傳感器端口2800的內(nèi)部供給氮?dú)獾榷栊詺怏w，從而在分離所述蓋子2840時(shí)也能夠防止外部的空氣和水分流入所述傳感器端口2800的內(nèi)部。進(jìn)而，將所述傳感器2820重新安裝于所述傳感器端口2800內(nèi)部之后，密封所述蓋子2840，并通過(guò)所述清除端口2900向所述傳感器端口2800的內(nèi)部提供負(fù)壓，從而能夠使所述傳感器端口2800的內(nèi)部成為真空狀態(tài)。下面，參照附圖詳細(xì)查看所述清除端口2900。

所述清除端口2900具備朝向所述真空容器2400的外部凸出的端口部2920，進(jìn)而具備連接所述傳感器端口2800與所述清除端口2900的端口部2920的連接管2910。

例如，可以將所述連接管2910的一端部與所述傳感器端口2800的管道構(gòu)件2830連接，并將所述連接管2910的另一端部與所述端口部2920連接。當(dāng)通過(guò)所述連接管2910向所述傳感器端口2800的內(nèi)部供給惰性氣體時(shí)，有必要防止由于外部空氣的流入所引起的所述傳感器2820附近的結(jié)霜，因此，所述連接管2910的一端部可以臨近所述傳感器2820而與所述傳感器端口2800連接。如果所述連接管2910與所述傳感器2820鄰接設(shè)置，則通過(guò)所述連接管2910供給的惰性氣體在所述傳感器2820處逐漸擴(kuò)散，因此能夠防止從外部流入的空氣接近所述傳感器2820。具體而言，所述連接管2910在鄰近所述制冷劑容器2300的位置與所述傳感器端口2800連接。在這種情況下，如前所述，當(dāng)所述管道構(gòu)件2830包括第一管道部2832、波紋管2834以及第二管道部2835時(shí)，所述連接管2910的一端部與所述第一管道部2832連接。

另一方面，當(dāng)分離所述蓋子2840以解除所述傳感器端口內(nèi)部的真空狀態(tài)時(shí)，通過(guò)所述清除端口2900的連接管2910向所述傳感器端口2800的內(nèi)部供給惰性氣體，當(dāng)在安裝所述傳感器2820之后使所述傳感器端口2800的內(nèi)部形成為真空狀態(tài)時(shí)，通過(guò)所述清除端口2900的連接管2910向所述傳感器端口2800的內(nèi)部提供負(fù)壓。因此，在所述連接管2910的端部選擇性地連接惰性氣體供給部或者提供負(fù)壓的泵單元，因此在所述真空容器2400外部的所述連接管2910的規(guī)定位置設(shè)置選擇性地阻斷所述連接管2910的閥門(mén)(未圖示)。

下面，關(guān)于具有如上結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)設(shè)備用連接結(jié)構(gòu)體2000，查看為了維護(hù)所述傳感器2820而分離/安裝所述傳感器2820的方法。

首先，當(dāng)為了維護(hù)安裝在所述終端結(jié)構(gòu)體2000上的傳感器2820而要分離所述傳感器2820時(shí)，通過(guò)所述清除端口2900向所述傳感器端口2800的內(nèi)部供給惰性氣體。具體而言，將所述清除端口2900的連接管2910連接于惰性氣體供給源上，并通過(guò)所述連接管2910以規(guī)定壓力向所述傳感器端口2800內(nèi)部供給惰性氣體。

接著，分離所述傳感器端口2800的蓋子2840，以解除所述傳感器端口2800內(nèi)部的真空狀態(tài)。在這種情況下，所述傳感器端口2800的內(nèi)部已處于被惰性氣體填充的狀態(tài)，因此在分離所述蓋子2840時(shí)也能夠防止外部的空氣以及水分流入所述傳感器端口2800的內(nèi)部。

在分離所述蓋子2840之后，從所述傳感器端口2800的內(nèi)部分離出所述傳感器端口2800內(nèi)部的傳感器2820，并在維護(hù)所述傳感器2820之后將所述傳感器2820安裝在所述傳感器端口2800的內(nèi)部。

在安裝所述傳感器2820之后，通過(guò)所述清除端口2900向所述傳感器端口2800內(nèi)部提供負(fù)壓，以使所述傳感器端口2800的內(nèi)部成為真空狀態(tài)。具體而言，將所述清除端口2900的連接管連接于泵單元上，并驅(qū)動(dòng)所述泵單元，從而通過(guò)所述連接管2910向所述傳感器端口2800提供負(fù)壓。

本說(shuō)明書(shū)中參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不脫離權(quán)利要求書(shū)中所記載的本發(fā)明的思想以及領(lǐng)域的范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明實(shí)施各種修改以及變更。因此，如果經(jīng)變形的實(shí)施基本上包括本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)的構(gòu)成要素，則應(yīng)當(dāng)看作是包含在本發(fā)明的技術(shù)范疇之內(nèi)。