專利名稱：用于mr設(shè)備的冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于冷卻MR設(shè)備中的超導(dǎo)線圈組件的冷卻裝置，包括用于容納與超導(dǎo)線圈組件熱接觸(thermal contact)的冷卻劑的冷卻腔、用于冷卻冷卻劑的致冷器和帶有相應(yīng)的冷卻裝置的MR設(shè)備。本發(fā)明還涉及用于冷卻MR設(shè)備中超導(dǎo)線圈組件的冷卻方法，其中該超導(dǎo)線圈組件用冷卻劑來冷卻，該冷卻劑與冷卻腔中的超導(dǎo)線圈組件熱接觸，該冷卻劑通過致冷器來冷卻。
上述冷卻裝置在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，從US 5,410,286可以找到對(duì)其的描述。這種冷卻裝置用于冷卻超導(dǎo)線圈組件，從而獲得低溫，在該低溫下，線圈組件的超導(dǎo)材料具有超導(dǎo)特性。在這種情況下，由于在冷卻的電磁線圈中沒有電阻，因此該線圈可以產(chǎn)生和保持強(qiáng)磁場(chǎng)。由于溫度上升立即導(dǎo)致線圈中電阻升高，電阻升高又產(chǎn)生熱，并因此導(dǎo)致溫度的進(jìn)一步上升，因此必須將溫度保持在預(yù)定的低溫范圍內(nèi)。通常，線圈密封在充滿液體和/或氣體冷卻劑的冷卻腔中。線圈優(yōu)選埋置在冷卻劑例如氦的液池中，該冷卻劑在大氣壓下具有大約4K的溫度；這適用于通常在MRI磁體中使用的超導(dǎo)材料。為了保持該液體氦處于這種低溫，使用致冷器補(bǔ)償由于非理想隔離引起的熱傳送。通常，該致冷器適用于提供充足的冷卻能從而實(shí)現(xiàn)零煮去(zero-boil-off)運(yùn)行。在這種零煮去運(yùn)行中，致冷器具有充足的冷卻能力，從而以溫度保持在預(yù)定范圍內(nèi)的這種方式冷卻常用的氦。
但是，在給出的條件下，可能發(fā)生不規(guī)則變化，會(huì)影響冷卻裝置的冷卻性能。這樣，可能降低冷卻效率，或者甚至由于導(dǎo)致致冷器部分或完全關(guān)閉或者更多熱量傳送給冷卻劑的故障、斷電、泄漏或者其它事故而完全停止。
在這種不規(guī)則變化的時(shí)間內(nèi)，至少部分冷卻劑的溫度上升，導(dǎo)致冷卻腔內(nèi)部的壓力上升。因此通常需要從冷卻腔排出氦，冷卻腔內(nèi)部只能負(fù)荷一定的壓力。因此，每次發(fā)生這種不規(guī)則變化時(shí)都出現(xiàn)氦損失。為了確定線圈總是埋置在液體氦中，在特定的時(shí)間間隔內(nèi)必須進(jìn)行再填充過程，從而補(bǔ)償氦損失。這種再填充過程需要附加的處理工作，而且導(dǎo)致MR設(shè)備停機(jī)。結(jié)果，降低設(shè)備效率和提高運(yùn)行成本。
而且，由于世界上的氦源有限，因此，應(yīng)該避免氦損失。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種減少冷卻劑損失的冷卻裝置。
根據(jù)本發(fā)明通過如權(quán)利要求1前序中描述的冷卻裝置實(shí)現(xiàn)了該目的，該冷卻裝置具有與冷卻腔流體連接的冷卻劑儲(chǔ)存器，該儲(chǔ)存器用于當(dāng)冷卻腔中的至少一部分冷卻劑超過第一預(yù)定溫度時(shí)從冷卻腔吸收冷卻劑，而當(dāng)冷卻腔中的至少一部分冷卻劑仍然低于或者等于第二預(yù)定溫度時(shí)使冷卻劑返回到冷卻腔。
使用提議的冷卻劑儲(chǔ)存器使得可以在運(yùn)行狀態(tài)下儲(chǔ)存冷卻劑，通常在運(yùn)行狀態(tài)下是放出冷卻劑。因此可以避免冷卻劑損失。此外，根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置使得可以在非正常運(yùn)行狀態(tài)一結(jié)束而且冷卻裝置回到正常運(yùn)行時(shí)，冷卻劑立即就返回到冷卻腔。在這種正常運(yùn)行狀態(tài)下，致冷器的冷卻能力通?？梢岳鋮s附加的冷卻劑，該附加的冷卻劑以溫度高于冷卻腔本身中冷卻劑的溫度從冷卻劑儲(chǔ)存器回到冷卻腔。
根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置提供一種封閉系統(tǒng)，在該封閉系統(tǒng)中，在非正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，冷卻劑可以輸送給冷卻劑儲(chǔ)存器，而在現(xiàn)有技術(shù)中，在非正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)需要排出冷卻劑。在溫度高于冷卻腔中的冷卻劑的溫度時(shí)，該冷卻劑可以儲(chǔ)存在冷卻劑儲(chǔ)存器中。只要冷卻裝置一返回到正常運(yùn)行狀態(tài)或者在系統(tǒng)中提供附加的冷卻能力，儲(chǔ)存在冷卻劑儲(chǔ)存器中的冷卻劑就可以再次輸送到冷卻腔，而且被冷卻到冷卻腔中保留的冷卻劑溫度。
當(dāng)該冷卻裝置在具有足以在零煮去狀態(tài)下運(yùn)行的冷卻能力的系統(tǒng)中使用時(shí)尤其有利。由于通過致冷器引入到冷卻腔中的冷卻功率與進(jìn)入到腔體中的熱傳導(dǎo)和腔體中產(chǎn)生的熱的總和的差異，至少一部分冷卻腔中的冷卻劑溫度將會(huì)發(fā)生升高和降低。例如，由于絕緣故障引起的增加的熱傳導(dǎo)或者冷卻功率下降將會(huì)導(dǎo)致溫度上升并且冷卻腔中的液體冷卻劑將變?yōu)闅怏w。這將立即導(dǎo)致冷卻劑傳送到冷卻劑儲(chǔ)存器。從而避免整個(gè)冷卻腔中的溫度上升。相反，只要冷卻功率一提高并且超過進(jìn)入冷卻腔中的熱傳導(dǎo)和在冷卻腔中產(chǎn)生的熱的總和，就將傳送回冷卻劑，使得冷卻腔中的氣體冷卻劑凝結(jié)在冷卻表面。
在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，冷卻腔用于容納液體和氣體狀態(tài)的冷卻劑，而且流體連接機(jī)構(gòu)與用于容納氣體冷卻劑的一部分冷卻腔連接。當(dāng)超導(dǎo)線圈組件埋置在液體冷卻劑中時(shí)，本實(shí)施例尤其有利，即使在非正常運(yùn)行狀態(tài)下，例如致冷器不致冷的狀態(tài)下，也能確保維持線圈材料的超導(dǎo)溫度。在容納氣體冷卻劑的一部分冷卻腔中設(shè)置流體連接機(jī)構(gòu)使得可以僅僅傳送氣體冷卻劑到冷卻劑儲(chǔ)存器，而且避免傳送低溫、液化冷卻劑。因此，實(shí)現(xiàn)了容易控制冷卻腔內(nèi)部的壓力，而且避免冷卻劑尤其是液體冷卻劑的過量損失。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，提供了用于通過從冷卻腔中冷卻劑的壓力得到的信號(hào)來控制冷卻劑吸收和返回的裝置。
根據(jù)本發(fā)明容納在冷卻腔中的冷卻劑的壓力高于環(huán)境大氣壓，正如從現(xiàn)有技術(shù)冷卻裝置可知的那樣。從而防止從周圍大氣向冷卻腔中引入雜質(zhì)。為了在冷卻腔內(nèi)部維持這種更高的壓力，冷卻腔密封，與周圍大氣隔開。非正常工作狀態(tài)，例如冷卻腔中升高的熱感應(yīng)或者致冷器冷卻能力的降低，導(dǎo)致氣體冷卻劑膨脹和/或液化冷卻劑轉(zhuǎn)變成氣體狀態(tài)。這使得引起了冷卻腔內(nèi)部壓力的上升，使得可以提取用來控制冷卻劑的吸收和返回的信號(hào)。使用這種信號(hào)，可以通過冷卻腔內(nèi)部冷卻劑的壓力容易地控制冷卻劑傳送到冷卻劑儲(chǔ)存器和從冷卻劑儲(chǔ)存器返回到冷卻腔。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，致冷器包括與冷卻劑熱接觸的冷卻表面，該冷卻表面延伸到冷卻腔中，尤其是延伸到冷卻腔用于容納氣體冷卻劑的那部分中。從而實(shí)現(xiàn)了冷卻冷卻腔內(nèi)部冷卻劑的致冷器的簡(jiǎn)單設(shè)置。該實(shí)施例還避免了其它致冷器設(shè)置需要的多重配置，在其它致冷器設(shè)置中，冷卻劑必須吸到外部冷卻表面。鑒于冷卻表面延伸到冷卻腔容納氣體冷卻劑的部分中，在冷卻腔內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的內(nèi)部冷卻循環(huán)，其中氣體冷卻劑在冷卻表面周圍的區(qū)域冷卻下來，從而在冷卻表面上凝結(jié)，并滴入到液體冷卻劑池中。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，冷卻劑儲(chǔ)存器包括用于以恒定的預(yù)定壓力儲(chǔ)存冷卻劑的氣量計(jì)。使用用于儲(chǔ)存冷卻劑的氣量計(jì)可以簡(jiǎn)化儲(chǔ)存器和使儲(chǔ)存器安全。由于氣量計(jì)可以根據(jù)吸入到氣量計(jì)中冷卻劑的體積提高其儲(chǔ)存體積，從而避免儲(chǔ)存器爆炸的危險(xiǎn)，而當(dāng)高度壓縮的介質(zhì)儲(chǔ)存在恒定體積的封閉儲(chǔ)存器中時(shí)，這種危險(xiǎn)經(jīng)常存在。此外，與恒定體積儲(chǔ)存器類似，當(dāng)超過儲(chǔ)存器內(nèi)部冷卻劑的一定量時(shí)，可以從儲(chǔ)存器排出冷卻劑。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，冷卻劑儲(chǔ)存器包括與用于吸收壓縮的冷卻劑的冷卻腔流體連接的壓力罐、流體連接地插入在冷卻腔和壓力罐之間用于壓縮流出冷卻腔的冷卻劑的壓縮器裝置、和流體連接地插入在冷卻腔和壓力罐之間用于降低返回到冷卻腔的冷卻劑壓力的減壓裝置。從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約空間的冷卻裝置，因?yàn)槔鋮s劑的壓縮和儲(chǔ)存在壓力罐中使得大量冷卻劑可以儲(chǔ)存在相當(dāng)小的空間內(nèi)?？梢匀绱藟嚎s冷卻劑，使得它達(dá)到液體狀態(tài)，而且可以以液體狀態(tài)儲(chǔ)存，從而使大量冷卻劑儲(chǔ)存在與在氣量計(jì)中的儲(chǔ)存相比更小的空間內(nèi)。
由于冷卻腔中的冷卻劑通常是處于略高于大氣壓的壓力下，而且壓縮器裝置壓縮冷卻劑使其壓力剛好高于冷卻腔中冷卻劑的壓力，因此必須在冷卻劑傳送回冷卻腔之前就減小其壓力。用于實(shí)現(xiàn)這種壓力減小的減壓裝置可以是例如閥門或者節(jié)流閥。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，冷卻劑儲(chǔ)存器用于容納氣體狀態(tài)的冷卻劑。當(dāng)需要安全和成本低的儲(chǔ)存器時(shí)優(yōu)選本實(shí)施例。儲(chǔ)存氣體狀態(tài)的冷卻劑可以以大氣壓或者略高于這個(gè)壓力以及在室溫下或者低于但接近于室溫的溫度下儲(chǔ)存。
最后，在最后的優(yōu)選實(shí)施例中，冷卻腔和冷卻劑儲(chǔ)存器用于容納作為冷卻劑的氦。氦特別適用于冷卻劑，因?yàn)楹ぴ诖髿鈮?大約1013毫巴)或者略高于大氣壓下在液體/氣體狀態(tài)下具有大約4K(高于絕對(duì)零度4°)的溫度。這個(gè)溫度足以將各種超導(dǎo)材料冷卻到具有超導(dǎo)特性的的溫度。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是用于冷卻MR設(shè)備中超導(dǎo)線圈組件的冷卻方法，其中使用與冷卻腔中的超導(dǎo)線圈組件熱接觸的冷卻劑冷卻超導(dǎo)線圈組件，該冷卻劑用致冷器冷卻，該方法包括以下步驟當(dāng)冷卻腔中的至少一部分冷卻劑超過預(yù)定溫度時(shí)，從冷卻腔傳送冷卻劑到冷卻劑儲(chǔ)存器，當(dāng)冷卻腔中的至少一部分冷卻劑的溫度等于或者低于預(yù)定溫度時(shí)，冷卻劑從冷卻劑儲(chǔ)存器返回到冷卻腔。
根據(jù)本發(fā)明的冷卻方法可以在非正常運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)間內(nèi)使超導(dǎo)線圈組件的冷卻安全，而不損失冷卻劑。冷卻劑保持在封閉系統(tǒng)內(nèi)。當(dāng)已知的冷卻裝置如權(quán)利要求1的特征部分所述另外裝配冷卻劑儲(chǔ)存器時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的冷卻方法容易通過它們實(shí)施。
當(dāng)滿足以下情況時(shí)，可以進(jìn)一步改善根據(jù)本發(fā)明的冷卻方法，冷卻劑在冷卻腔中是氣體和液體狀態(tài)，氣體狀態(tài)的冷卻劑的傳送和返回通過從冷卻腔內(nèi)部冷卻劑的壓力得到的信號(hào)來控制，而且當(dāng)冷卻腔中超過第一預(yù)定壓力時(shí)從冷卻腔向冷卻劑儲(chǔ)存器傳送冷卻劑、當(dāng)冷卻腔中的冷卻劑壓力等于或者低于第二預(yù)定壓力時(shí)冷卻劑從冷卻劑儲(chǔ)存器返回到冷卻腔。
因?yàn)槔鋮s劑通常以高于但是接近大氣壓的第一壓力容納在封閉的冷卻腔中，所以本冷卻方法的實(shí)施例尤其有利。甚至部分冷卻劑的少量溫度上升都會(huì)導(dǎo)致封閉的冷卻腔內(nèi)部壓力上升。這種壓力上升使得可以容易檢測(cè)局部溫度上升。一旦各個(gè)部分冷卻劑冷卻到需要的預(yù)定溫度或者低于這個(gè)溫度，冷卻腔內(nèi)部的壓力就返回到相應(yīng)的第二預(yù)定壓力或者下降到低于這個(gè)壓力。在這種情況下，冷卻劑可以重新傳送給冷卻腔，從而補(bǔ)償前述冷卻劑損失。該第一和第二預(yù)定壓力可以處于相同壓力水平。
在根據(jù)本發(fā)明冷卻方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，壓縮傳送的冷卻劑，從而冷卻劑在冷卻腔外部以壓縮狀態(tài)儲(chǔ)存，并減壓從而返回到冷卻腔。該實(shí)施例可以節(jié)省冷卻劑儲(chǔ)存空間，因?yàn)楫?dāng)其在引入到儲(chǔ)存器中之前被壓縮時(shí)，大量冷卻劑可以儲(chǔ)存在小空間內(nèi)。由于大多數(shù)MR設(shè)備的冷卻腔設(shè)置成在接近大氣壓的壓力下運(yùn)行，所以在它被傳送回冷卻腔之前需要對(duì)冷卻劑減壓?？梢酝ㄟ^鼓風(fēng)機(jī)或者吹風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)壓縮。為了實(shí)現(xiàn)更高的壓縮比，可以使用壓縮機(jī)或者甚至冷凝器?？梢酝ㄟ^閥門或者節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)減壓，而且必須以適合儲(chǔ)存器內(nèi)部的壓縮相對(duì)冷卻腔內(nèi)部壓力的壓縮比的方式減壓。必須確保以這種方式減壓，當(dāng)冷卻劑返回時(shí)，冷卻腔內(nèi)部的通常接近大氣壓的預(yù)定壓力不被超出。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是MR設(shè)備，包括具有超導(dǎo)線圈組件的超導(dǎo)磁體和如上所述用于冷卻所述超導(dǎo)線圈組件的冷卻裝置。
現(xiàn)在將參考


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的簡(jiǎn)要示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的簡(jiǎn)要示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明冷卻方法的第一優(yōu)選實(shí)施例的流程圖，和圖4是根據(jù)本發(fā)明冷卻方法的第二優(yōu)選實(shí)施例的流程圖。
參考圖1，本發(fā)明的第一實(shí)施例包括具有設(shè)置在柱狀冷卻腔20內(nèi)部的超導(dǎo)線圈組件10的MR成像裝置。圖1示出了線圈組件10和冷卻腔20的橫截面圖。柱狀冷卻腔20包圍柱狀檢查空間30，柱狀檢查空間30設(shè)置為容納將借助于MRI裝置進(jìn)行檢查的人。
柱狀冷卻腔20包括設(shè)置在冷卻腔20上側(cè)的拱頂21。冷卻腔20充有液體(41)和氣體(42)狀態(tài)的氦。液體狀態(tài)的氦41的量使得線圈組件10完全浸沒在液體氦41中。柱狀冷卻腔20的下部22完全充滿液體氦，然而在冷卻腔20的上部23中，液體氦達(dá)到一定水平，而且高于這個(gè)水平存在氣體氦42。
這樣設(shè)置拱頂21，使得在其中聚集氣體冷卻劑。由于象這種氣體氦的流體的公知的物理效應(yīng)和性能，特別地，一定量的氣體氦聚集在拱頂中，該拱頂?shù)臏囟忍幱谝后w氦和冷卻腔20的上部23中的氣體氦的溫度之上。
致冷器50設(shè)置在冷卻腔20附近。致冷器50包括延伸到冷卻腔20的拱頂21中的冷卻表面51。以這種方式控制冷卻表面51的溫度，使得其低于冷卻劑所要求的溫度，從而使線圈組件10實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)特性。例如，當(dāng)大約4K的液體氦足以使線圈組件10實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)特性時(shí)，冷卻表面51的溫度可以是3.8K。但是，液體氦41的溫度為4.2到4K對(duì)于大多數(shù)超導(dǎo)材料來說足夠了。高于大約4.2K的氣體冷卻劑凝結(jié)在冷卻表面51上，并且由于重力而滴回到液體氦41的池中。
在拱頂21的上部中，第一氣體導(dǎo)管60通過在冷卻腔20開口的第一終端部件連接。氣體導(dǎo)管60的第二終端部件連接到氣量計(jì)70。在氣量計(jì)70中，氦以高于大氣壓大約300毫巴的壓力儲(chǔ)存。
根據(jù)圖1的設(shè)置提供用于氣體氦在冷卻腔20和氣量計(jì)70之間通過氣體導(dǎo)管60的自動(dòng)來回傳送。由冷卻腔中的壓力自動(dòng)控制來回傳送，冷卻腔中的壓力保持高于大氣壓大約300毫巴的恒定壓力。在致冷器的冷卻能力超過進(jìn)入冷卻腔中的熱傳導(dǎo)時(shí)，通過使冷卻腔內(nèi)部壓力和氣量計(jì)內(nèi)部壓力變平(level out)從而實(shí)現(xiàn)冷卻劑立即傳送到氣量計(jì)。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明冷卻裝置的第二實(shí)施例。圖2的實(shí)施例與圖1的實(shí)施例在線圈組件10、冷卻腔20、致冷器50和冷卻腔20內(nèi)部的冷卻劑41、42方面相同。圖1和2的相同部分用相同的附圖標(biāo)記表示，下面省略對(duì)其的詳細(xì)說明。
和圖1的實(shí)施例相反，圖2的實(shí)施例帶有兩個(gè)氣體導(dǎo)管60a′、a″、b′、b″。第一氣體導(dǎo)管的第一部分60a′連接到拱頂21的上部，而且設(shè)置為用于傳送氣體氦給壓縮器80。壓縮器80設(shè)計(jì)成壓縮氣體氦到大約100巴的壓力。壓縮的氦儲(chǔ)存在耐壓縮儲(chǔ)存器90中。因此，第一氣體導(dǎo)管的第二部分60a″連接壓縮器80的壓力側(cè)到氦氣儲(chǔ)存器90。
第二氣體導(dǎo)管60b′、b″用于將氦氣從氦氣儲(chǔ)存器90傳送回冷卻腔20。特別地，氦氣儲(chǔ)存器90通過第二氣體導(dǎo)管的第一部分60b′連接到壓力調(diào)節(jié)器100。
壓力調(diào)節(jié)器100對(duì)氦氣節(jié)流到高于大氣壓大約300毫巴的壓力。壓力調(diào)節(jié)器100通過第二氣體導(dǎo)管的第二部分60b″連接到拱頂21的上部。節(jié)流的氦氣從而可以通過壓力調(diào)節(jié)器100從氦氣儲(chǔ)存器90傳送回到冷卻腔20。
這樣返回的氦氣通常的溫度高于冷卻腔內(nèi)部氦氣的溫度。由于返回的氦氣引入到靠近致冷器冷卻表面51的拱頂中，所以該氣體立即冷卻下來并凝結(jié)在冷卻表面51上，從而達(dá)到冷卻超導(dǎo)線圈組件10所需的溫度。
壓力調(diào)節(jié)器100用于根據(jù)第二氣體導(dǎo)管第二部分60b″中的氣壓打開和關(guān)閉第二氣體導(dǎo)管60b′、b″，第二氣體導(dǎo)管第二部分60b″內(nèi)的氣壓與拱頂21內(nèi)部的氣壓對(duì)應(yīng)。
此外，壓力調(diào)節(jié)器100用于根據(jù)該壓力信號(hào)啟動(dòng)或停止壓縮器80。例如，當(dāng)?shù)诙怏w導(dǎo)管第二部分60b″中或者拱頂21中的壓力超過一定壓力例如比大氣壓高320毫巴的壓力時(shí)，啟動(dòng)壓縮器80。一旦壓力下降到低于第二預(yù)定值，例如低于比大氣壓高300毫巴的壓力時(shí)，停止壓縮器80。一旦壓力下降到低于第三預(yù)定值，例如低于比大氣壓高280毫巴的壓力時(shí)，壓力調(diào)節(jié)器打開第二氣體導(dǎo)管60b，從而將氦氣傳送回冷卻腔。
請(qǐng)注意，拱頂21中的壓力同樣對(duì)應(yīng)第一氣體導(dǎo)管第一部分中的壓力60a′，因此，可以作為選擇地從該部分獲取壓力信號(hào)。
現(xiàn)在參考圖3，在根據(jù)本發(fā)明冷卻方法的優(yōu)選實(shí)施例中，在第一步驟S1中，冷卻劑容納在冷卻腔內(nèi)。在步驟S2中，當(dāng)在判定D1中該氦冷卻劑與大氣壓的壓力差超過例如320毫巴時(shí)，一部分所述氦傳送給氦儲(chǔ)存器。在步驟S3中，氦一直儲(chǔ)存在這個(gè)氦儲(chǔ)存器中，直到在D2中確定例如冷卻腔和大氣之間的壓力差低于或者等于280毫巴。一旦達(dá)到這種狀態(tài)，儲(chǔ)存器中儲(chǔ)存的一部分氦在步驟S4中返回到冷卻腔。
可選擇地，冷卻腔和氦儲(chǔ)存器可以通過相應(yīng)的管子進(jìn)行連接，從而可以交換氣體冷卻劑并且使冷卻腔和氦儲(chǔ)存器中的壓力一直保持相等。因此可以不需要任何控制裝置，只是通過使冷卻腔和氦儲(chǔ)存器的連接體積內(nèi)部的壓力變平，就容易地進(jìn)行氦的來回傳送。
現(xiàn)在參考圖4，圖4示出了根據(jù)本發(fā)明冷卻方法的第二優(yōu)選實(shí)施例，在類似的步驟S1和判定D1中，儲(chǔ)存冷卻劑并且根據(jù)冷卻腔和大氣之間的壓力差進(jìn)行判斷。如果滿足D1的條件，在步驟S2a中，冷卻劑傳送給壓縮器。之后，在步驟S2b中，壓縮冷卻劑到高于大氣壓100巴的最大壓力，并且在步驟S2c中，將壓縮的冷卻劑傳送給冷卻劑儲(chǔ)存器。
與圖3的實(shí)施例類似，冷卻劑在步驟S3中儲(chǔ)存在儲(chǔ)存器中，并且根據(jù)和圖3類似的判定D2，在步驟S4a中將其傳送給節(jié)流閥。在該節(jié)流閥中，冷卻劑在步驟S4b中解壓縮到高于大氣壓300毫巴的壓力，而且之后在步驟S4c中返回到冷卻腔。
本發(fā)明提供用于MR設(shè)備的冷卻裝置，尤其用于適合零煮去運(yùn)行的設(shè)備，設(shè)置該冷卻裝置，從而即使冷卻裝置的致冷器冷卻功率下降和熱傳導(dǎo)入冷卻腔持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)期，也可以避免冷卻劑的任何流失。因而可以節(jié)省由于需要再充滿冷卻劑而引起的成本。不浪費(fèi)通常使用的冷卻劑的有限資源。根據(jù)本發(fā)明的方法使得可以有效使用冷卻劑，而且可以應(yīng)用于公知的MR設(shè)備，同樣也可以應(yīng)用于新設(shè)計(jì)的MR設(shè)備，而不需要添加昂貴的裝置。
權(quán)利要求
1.一種冷卻裝置，用于冷卻MR設(shè)備中的超導(dǎo)線圈組件，該冷卻裝置包括用于容納與超導(dǎo)線圈組件熱接觸的冷卻劑的冷卻腔，用于冷卻該冷卻劑的致冷器，其特征在于它包括與冷卻腔流體連接的冷卻劑儲(chǔ)存器，該冷卻劑儲(chǔ)存器用于當(dāng)冷卻腔中的至少一部分冷卻劑超過第一預(yù)定溫度時(shí)從冷卻腔吸收冷卻劑，并且當(dāng)冷卻腔中的至少一部分冷卻劑保持低于或者等于第二預(yù)定溫度時(shí)冷卻劑返回到冷卻腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的冷卻裝置，其中該冷卻腔用于容納液體和氣體狀態(tài)的冷卻劑，而且該流體連接被連接到用于容納氣體冷卻劑的一部分冷卻腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的冷卻裝置，其中該致冷器具有足以補(bǔ)償在規(guī)則狀態(tài)下傳送給冷卻腔的熱的冷卻功率，從而實(shí)現(xiàn)零煮沸運(yùn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的冷卻裝置，包括用于通過由冷卻腔中冷卻劑的壓力獲得的信號(hào)來控制冷卻劑的吸收和返回的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的冷卻裝置，其中該致冷器包括與冷卻劑熱接觸的冷卻表面，該冷卻表面延伸到冷卻腔內(nèi)，尤其延伸到冷卻腔用于容納氣體冷卻劑的部分內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的冷卻裝置，其中該冷卻劑儲(chǔ)存器包括用于以恒定的預(yù)定壓力儲(chǔ)存冷卻劑的氣量計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的冷卻裝置，其中該冷卻劑儲(chǔ)存器包括與冷卻腔流體連接的用于吸收壓縮的冷卻劑的壓力罐，流體連接地插入在冷卻腔和壓力罐之間、從而壓縮流出冷卻腔的冷卻劑的壓縮器裝置和流體連接地插入在冷卻腔和壓力罐之間、從而降低返回到冷卻腔的冷卻劑壓力的減壓裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的冷卻裝置，其中該冷卻劑儲(chǔ)存器用于容納氣體狀態(tài)的冷卻劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的冷卻裝置，其中該冷卻腔和冷卻劑儲(chǔ)存器用于容納作為冷卻劑的氦。
10.一種用于冷卻MR設(shè)備中的超導(dǎo)線圈組件的冷卻方法，其中使用和冷卻腔中的超導(dǎo)線圈組件熱接觸的冷卻劑來冷卻超導(dǎo)線圈組件，該冷卻劑用致冷器冷卻，其特征在于該方法包括以下步驟當(dāng)冷卻腔中的至少一部分冷卻劑超過預(yù)定溫度時(shí)，從冷卻腔傳送冷卻劑到冷卻劑儲(chǔ)存器，和當(dāng)冷卻腔中的至少一部分冷卻劑的溫度等于或者低于該預(yù)定溫度時(shí)，冷卻劑從冷卻劑儲(chǔ)存器返回到冷卻腔。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的冷卻方法，其中該冷卻劑在冷卻腔中是氣體和液體狀態(tài)，而且氣體狀態(tài)的該冷卻劑的傳送和返回通過由冷卻腔內(nèi)部冷卻劑的壓力獲得的信號(hào)來控制，并且當(dāng)冷卻腔中超過第一預(yù)定壓力時(shí)冷卻劑從冷卻腔傳送到冷卻劑儲(chǔ)存器，和當(dāng)冷卻腔中的冷卻劑壓力等于或者低于第二預(yù)定壓力時(shí)將冷卻劑從冷卻劑儲(chǔ)存器返回到冷卻腔。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的冷卻方法，其中該傳送的冷卻劑被壓縮，從而在冷卻腔外部以壓縮狀態(tài)儲(chǔ)存和減壓，從而返回到冷卻腔。
13.一種MR設(shè)備，包括具有超導(dǎo)線圈組件的超導(dǎo)磁體和根據(jù)權(quán)利要求1用于冷卻所述超導(dǎo)線圈組件的冷卻裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于冷卻在MR設(shè)備中的超導(dǎo)線圈組件的冷卻方法，其中該超導(dǎo)線圈組件10用冷卻劑41、42冷卻，冷卻劑41、42與冷卻腔20中的超導(dǎo)線圈組件熱接觸，該冷卻劑通過致冷器50冷卻。該方法包括以下步驟當(dāng)冷卻腔中的至少一部分冷卻劑超過預(yù)定溫度時(shí)，從冷卻腔向冷卻劑儲(chǔ)存器中輸送(S2)冷卻劑，而當(dāng)冷卻腔中的至少一部分冷卻劑的溫度等于或者低于預(yù)定溫度時(shí)，冷卻劑從冷卻劑儲(chǔ)存器返回(S4)到冷卻腔。本發(fā)明還涉及實(shí)施該冷卻方法的冷卻裝置和帶有這種冷卻裝置的MR設(shè)備。
文檔編號(hào)H01F6/04GK1689122SQ03824245
公開日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2003年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月16日
發(fā)明者J·A·奧韋維格 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司