CN106618574B - 冷却系统及磁共振设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种冷却系统及磁共振设备，所述冷却系统包括用于冷却所述待冷却部件的冷却回路，所述冷却回路包括第一冷却回路、第二冷却回路、以及调节装置，其中，所述第一冷却回路和第二冷却回路共用部分管路，所述调节装置用于调节流经所述第一冷却回路和所述第二冷却回路的冷却介质的流量。本发明所公开的冷却系统及磁共振设备，可以根据磁共振系统实际的冷却需求，调节冷却介质的流量，进而控制一次水冷系统的制冷量，减少冷却资源的浪费。

Description

冷却系统及磁共振设备

技术领域

本发明涉及磁共振技术领域，特别是涉及一种冷却系统以及包括该冷却系统的磁共振设备。

背景技术

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)，是利用核磁共振现象制成的一类用于医学检查的成像设备。在现代医学中，常见的磁共振成像设备有永磁型磁共振成像设备、常导型磁共振成像设备、超导型磁共振成像设备，其中超导型磁共振成像设备包括超导线圈、梯度系统、射频系统、冷却系统。利用超导线圈在低温环境下产生高场强的稳定主磁场，由梯度线圈和梯度放大器组成的梯度系统产生梯度场，并叠加于主磁场之上，射频系统产生的射频脉冲施加到处于磁场中的被检者待检部位，并采集回波信号，用于磁共振成象。

在磁共振成像设备中，为了维持超导线圈的超导低温环境，通常采用液氦压缩机提供的液氦作为介质。液氦压缩机在工作过程中会产生大量的热量，需要采用冷却系统需要对液氦压缩机进行冷却。另一方面梯度线圈、梯度放大器、射频线圈、射频放大器等功能部件在磁共振成像设备工作期间，也会产生大量的热量，为了及时散热，也需要利用冷却系统对上述部件进行冷却。

在磁共振设备中，不同的时刻、不同的工作状态下，设备所散发的热量是不同的。比如，在夜间，磁共振设备停止工作，此时除了液氦压缩机以外，其他部件都不会产生热量，因此磁共振设备在白天散发的热量远远大于夜间；另外，在对不同病人或同一病人的不同部位按照不同的协议进行扫描时，所散发的热量也不相同。因此，磁共振设备在不同的情况下，对冷却的需求是不尽相同的。目前磁共振设备中，为了保证对待冷却部件的冷却效果，始终以相同的制冷量对磁共振发热部件进行冷却，造成了严重的资源浪费，加快了冷却系统的磨损速度。

发明内容

本发明解决的技术问题是，如何提高医疗设备中冷却系统的冷却性能。为此，本发明提供一种冷却系统，包括用于冷却待冷却部件的冷却回路，所述冷却回路包括第一冷却回路、第二冷却回路、以及调节装置，其中，所述第一冷却回路和所述第二冷却回路共用部分管路，所述调节装置用于调节流经所述第一冷却回路和\或所述第二冷却回路的冷却介质的流量。

可选的，所述冷却系统还包括温度传感器，用于检测所述待冷却部件指定位置处的温度，所述调节装置根据所述温度调节流经所述第一冷却回路和\或所述第二冷却回路的冷却介质的流量。

可选的，所述冷却回路包括主管路、以及分别连接于所述主管路且通向所述待冷却部件的第一支路和第二支路，其中所述主管路和所述第一支路形成第一冷却回路，所述主管路和所述第二支路形成所述第二冷却回路，所述调节装置设置于所述第一支路上。

可选的，所述主管路上设置有压缩机，所述第二支路上设置有冷凝器。

可选的，所述调节装置包括三通电磁阀。

本发明另提供一种冷却系统，包括用于冷却待冷却部件的冷却回路，所述冷却回路包括主冷却回路和辅冷却回路，其中，所述主冷却回路持续冷却所述待冷却部件，所述辅冷却回路包括第一冷却回路、第二冷却回路、以及调节装置，所述第一冷却回路和所述第二冷却回路共用部分管路，所述调节装置用于控制所述第一冷却回路和\或所述第二冷却回路。

可选的，还包括温度传感器，用于检测所述待冷却部件指定位置处的温度，所述调节装置根据所述温度调节流经所述第一冷却回路和\或所述第二冷却回路的冷却介质的流量。

本发明还提供一种磁共振设备，包括待冷却部件及用于冷却所述待冷却部件的冷却系统，所述冷却系统包括第一冷却回路、第二冷却回路、以及调节装置，其中，第一冷却回路、第二冷却回路共用部分管路，所述调节装置用于调节流经所述第一冷却回路和\或所述第二冷却回路的冷却介质的流量。

可选的，所述磁共振设备还包括设置于所述液冷系统指定位置的温度传感器，用于检测指定位置处的温度，所述调节装置根据所述温度调节流经所述第一冷却回路和\或所述第二冷却回路的冷却介质的流量。

可选的，所述磁共振设备还包括控制器，分别连接于所述温度传感器和所述调节装置，用于根据所述温度控制所述调节装置。

本发明所公开的冷却系统，包括第一冷却回路、第二冷却回路、及调节装置，所述调节装置可以根据磁共振系统实际的冷却需求来控制部分冷却介质经过压缩机压缩以后不经过冷凝器的冷凝直接流向待冷却部件，从而可以调节冷却介质的流量，进而控制一次水冷系统的制冷量，减少冷却资源的浪费，也避免了冷凝器由于长时间持续全负荷运转而造成的损伤，增长了冷却系统的使用寿命。

附图说明

图1、图2为本发明实施例一的冷却系统的结构示意图；

图3为本发明实施例二的冷却系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

医疗影像设备中多数部件在工作过程中会产生热量，为了使这些部件能正常工作，另一方面避免这些热量对处于影像扫描过程中的病人带来不适，需要对上述发热部件进行冷却，以磁共振设备为例，发热部件包括两类，第一类：液氦压缩机，无论磁共振设备是否处于工作状态，都会产生大量热量；第二类：比如射频线圈、射频功率放大器、梯度线圈、梯度功率放大器等，只有在磁共振设备处于工作状态时，才会产生热量，而在非工作状态时(比如夜间)，不产生热量，没有冷却需求。为了对上述发热部件进行冷却，通常设置一次水冷系统和二次水冷系统，其中所述二次水冷系统通常设置于室内，用于提供与所述发热部件直接接触的冷却管道；一次水冷系统通常设置于室外，与二次水冷系统具有相互独立的冷却管道，其目的在于将所述二次水冷系统的温度维持在系统期望的温度，以维持二次水冷系统的冷却能力。

根据磁共振设备发热部件的类型可知，磁共振设备处于不同的工作状态，或者对不同的患者进行扫描时，发热部件所散发的热量是不同的，因此所需的冷却量必然也有差别。本实施例提供一种冷却系统，可以根据磁共振设备的散热量进行按需冷却。

图1为本发明实施例一的冷却系统的结构示意图，参考图1所示，以磁共振设备的水冷系统为例，所述水冷系统包括位于室外的一次水冷系统100和位于室内的二次水冷系统的200，二次水冷系统200是直接与磁共振发热部件相接触的部分，所述一次水冷系统100作用在于确保二次水冷系统200的冷却能力，以图1中虚线M为界限，虚线M左侧为二次水冷系统200，虚线M和虚线N中间的部分为一次水冷系统100。其中，二次水冷系统200包括水泵210，连接于所述水泵210和磁共振发热部件的管道220，第二换热器230，所述管道220内流通有通向所述磁共振发热部件的冷却水，所述水泵210为所述冷却水提供循环动力。所述冷却水流经磁共振发热部件以后，流向第二换热器230，经过热交换后，冷却水的水温下降至预期的温度，继续在水泵210的作用下在管道220中循环流动，对所述磁共振发热部件进行冷却。

本实施例所述一次水冷系统100包括用于储水的水箱110，水泵120，第一换热器130，以及连通所述水箱110和所述水泵120并通向所述第一换热器130以形成一次水循环回路的管道140。所述水箱110中的水在水泵120的作用下进入管道140，并通向第一换热器130，通过第一换热器130的冷热交换达到预期的温度，继续在水泵120的作用下在管道140中循环流动，以实现对二次水冷系统的冷却。

为了保证一次水冷系统供水温度满足系统的要求，本实施例提供用于冷却一次水冷系统的冷却系统，以图1中虚线N为界线，所述虚线N右侧为本实施例所述的用于冷却一次水冷系统的冷却系统。包括用于冷却待冷却部件的冷却回路300，所述冷却回路300中流通有冷却介质，所述冷却回路300包括第一冷却回路、第二冷却回路、以及调节装置340，其中，所述第一冷却回路和第二冷却回路共用部分回路，所述调节装置340用于调节流经所述第一冷却回路和\或所述第二冷却回路的冷却介质的流量，由于冷却回路300直接冷却的对象是一次水冷系统的第三换热器130，因此此处第三换热器130可以称为待冷却部件，但是并不限于第三换热器130。本实施例中，所述冷却介质为制冷剂，通过这种冷却回路设置，使得冷却系统可以根据系统实际的冷却需求，控制冷却介质的流量，进而控制冷却系统的制冷量，减少冷却资源的浪费。

进一步地，所述冷却回路300包括主管路310，以及分别连接于所述主管路310且通向所述待冷却部件(第一换热器130)的第一支路320和第二支路330，其中所述主管路310上设置有压缩机350，所述第二支路330上设置有冷凝器360，所述主管路310、第一支路320形成所述第一冷却回路，所述主管路310、第二支路330形成所述第二冷却回路。本实施例一个具体的实现方式中，所述调节装置340用于调节流经所述第一支路320和第二支路330的冷却介质的流量。

在本实施例一个具体的实现方式中，所述调节装置340设置于所述第一支路320上，将经过压缩机350压缩后的高压冷却介质不经过冷凝器的冷却，再次回到所述压缩机350；所述冷凝器360设置于所述第二支路330上，即所述调节装置340与所述冷凝器360设置于不同的支路上。示例性地，所述调节装置340可以包括三通电磁阀，通过改变施加在三通电磁阀上的电压来控制所述三通电磁阀的开度，进而控制流经所述第一支路320的冷却介质的流量。在本实施例一个具体的实现方式中，施加在所述三通电磁阀上的电压范围为0-10V，当所述电压为0V时，所述三通电磁阀全部关闭，经过压缩机350压缩后的高压冷却介质全部经过第二支路330，经过冷凝器360冷却后进入主管道；施加的电压逐渐增大，三通电磁阀的开度也随之增大，当所述电压为10V时，所述三通电磁阀全部打开。因此只要控制电压的大小，即可以控制三通电磁阀的开度，从而可以控制流经所述第一支路320和第二支路330的冷却介质的流量，即经过压缩机350进行升压后的冷却介质在三通电磁阀的控制下，一部分经过所述第一支路320以后，直接进入主管道310；另一部分经过所述第二支路330上的冷凝器360冷凝以后，进入主管道310，来调节冷却系统的制冷量。这种冷却回路结构的设置，使得操作者可以根据冷却的需求控制冷却介质的流量，在保证冷却效果的同时，减少了冷却资源的浪费，也避免了由于所述冷凝器360长期超负荷运行所造成的损耗。

本实施例中的三通电磁阀仅仅是一种示例性的表述，本领域技术人员可以采用其他旁通装置来实现流经第一冷却回路和第二冷却回路冷却介质流量的调节。

继续参考图1所示，本实施例通过检测一次水冷系统100的温度来控制所述调节装置340。在本实施例一个具体的实现方式中，在所述一次水冷系统100的回水端141设置温度传感器150，所述调节装置340根据所述温度传感器检测到的一次水冷系统100的回水端的温度，来控制所述调节装置340的开度，使得所述回水端的温度达到期望值。

在其他实施例中，对所述温度传感器150设置的具体位置不做限制，只要其可以检测一次水的温度即可，除一次水冷系统的回水端141以外，还可以设置于一次水冷系统的供水端142，操作人员可以根据不同位置处的温度，设置调节装置340的不同开度，并可以预先存储将该温度与调节装置的开度之间的对应关系。

图2为本发明实施例一的冷却系统的结构示意图，参考图2所示，在本实施例另一个具体的实现方式中，所述冷却系统还包括控制器370，所述控制器370分别连接于所述调节装置340和温度传感器150，并根据所述温度传感器150检测到的一次水冷系统回水端141的温度值来控制调节装置340。其中，所述回水端141的温度值越高，说明磁共振设备发出的热量越多，此时需要减小调节装置340的开度，减小流向第一支路320的冷却介质的流量，增加流向第二支路330的冷却介质的流量，流向第二支路330的冷却介质经过冷凝器360冷却后流向第一换热器130，由于经过冷凝器360的冷却介质的流量增大，因此加大了冷却系统的制冷量。

本实施例一个具体的实现方式中，所述回水端141的具体温度值和调节装置340的开度相互对应，将所述回水端的141温度值与所述调节装置340的开度的对应关系预先存储于所述控制器370中，所述控制器370根据所述温度传感器150检测到的温度值和所述对应关系控制所述调节装置340的开度，进而控制流经所述第一支路320和第二支路330的冷却介质的流量，增强了冷却系统的自动化控制程度。在本实施例又一具体实现方式中，可以由操作人员根据所述温度值，手动调节所述调节装置340的开度。

进一步的，本实施例第一支路320和第二支路330分别设置有膨胀阀321和膨胀阀331，作用在于根据冷却需求进一步调节经过第一支路320和第二支路330流向所述第一换热器130的冷却介质的流量。

本实施例中，对于一次水冷系统和二次水冷系统的结构仅仅是示例性的描述，但是并不构成对本实施例所公开的冷却系统结构的限定。本实施例所述的冷却系统，目的在于实现对水冷系统的冷却，因此无论水冷系统是否为本实施例中所述的一次水冷系统和二水水冷系统组合而成的结构，都可以利用本实施例的冷却系统对水冷系统进行冷却。在本实施例其他实现方式中，也可以采用除水以外的其他冷却液对磁共振设备的发热部件进行冷却。

通过本实施例的冷却系统的冷却回路包括第一冷却回路和第二冷却回路，并通过调节装置来控制流经所述第一冷却回路和第二冷却回路的冷却介质的流量，调节冷却系统的制冷量。进一步地，本实施例的冷却系统在一次水冷系统的预定位置处设置温度传感器，调节装置根据所述温度传感器测量的温度值，来控制自身的开度，从而调节流经所述第一冷却回路和第二冷却回路的冷却介质的流量，从而可以根据系统的冷却需求及时、合理的控制制冷量，减少了冷却资源的浪费，也避免了所述冷凝器长期超负荷运行所造成的损耗。

实施例二

图3为本发明实施例二的冷却系统的结构示意图，参考图3所示，本实施例与实施例一的区别在于，为了保证冷却系统的冷却能力，本实施例中的冷却系统除了包括实施一中所述冷却回路300以外，还包括另外一个冷却回路300’，本实施例中，所述冷却回路300与实施例一所描述的结构完全相同，不再赘述，本实施例中，所述冷却回路300’为主冷却回路，所述冷却回路300为辅冷却回路。

本实施例的冷却回路300’包括管路310’，以及设置于所述管道310’上的压缩机350’和冷凝器360’，所述压缩机350’和冷凝器360’分别与所述实施例一中的压缩机350和冷凝器360的作用相同。管路310’中的冷却介质在经过压缩机350’升压、经过冷凝器360’冷却以后，流向第二换热器140，经过冷热交替后继续在管路310’中循环。一次水冷系统的冷却水在经过第一换热器130冷却后，流向第二换热器140，继续进行冷却，增强了冷却能力。本实施例一个具体的实现方式中，所述冷却回路300和冷却回路300’可以经过同一个换热器。

本实施例中，所述冷却回路300’与冷却回路300的区别在于，所述冷却回路300’中未设置调节装置，因此冷却回路300’中的所有冷却介质通过在经过压缩机350’升压以后，都会经过冷凝器360’进行冷凝。本实施例在管路310’上，位于所述冷凝器360’和第二换热器140之间，设置膨胀阀3101’，以调节流向所述第二换热器140的冷却介质的流量。

通过本实施例所提供的冷却系统，提供两个相互独立的冷却回路300和冷却回路300’，其中所述冷却回路300’作为主冷却回路，其管路310’中循环流动的冷却介质，在每次流经换热器和压缩机以后，全部进入冷凝器进行冷凝，然后流向所述第二换热器140；而所述冷却回路300作为辅冷却回路，设置有调节装置340，所述调节装置340根据设置于一次水冷系统中的温度传感器150获取的预定位置处的温度，调节自身开度，以控制流经所述第一支路320和第二支路330的冷却介质的流量。本实施例中，调节装置340设置于所述第一支路320，冷凝器360设置于所述第二支路330，因此流经所述压缩机350的冷却介质根据所述调节装置340的开度，一部分经过第一支路320，不经过冷凝器冷却，直接流向第一换热器130，另一部分经过第二支路330，在经过冷凝器360冷却后，流向第一换热器130，以此来调节所述冷却回路300提供的制冷量。

因此，本实施例在通过主冷却回路的持续冷却来确保对一次水冷系统的制冷效果，同时，实时检测一次水冷系统指定位置处的温度，所述辅冷却回路的调节装置根据所述温度调节辅冷却回路的制冷量，达到按需制冷的效果，减少了冷却资源的浪费，也使得所述冷凝器360不会一直处于全负荷运行的工作状态，延长了冷却系统的使用寿命。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种冷却系统，包括用于冷却待冷却部件的冷却回路，其特征在于，所述冷却回路包括主冷却回路和辅冷却回路，所述主冷却回路持续冷却所述待冷却部件，所述辅冷却回路包括第一冷却回路、第二冷却回路、以及调节装置，其中，所述第一冷却回路和所述第二冷却回路共用部分管路，所述调节装置用于控制流经所述第一冷却回路和\或所述第二冷却回路的冷却介质的流量，所述冷却系统还包括温度传感器，用于监测所述待冷却部件指定位置处的温度，所述调节装置根据所述温度控制流经所述第一冷却回路和\或所述第二冷却回路的冷却介质的流量；其中，所述辅冷却回路包括主管路、以及分别连接于所述主管路且通向所述待冷却部件的第一支路和第二支路，其中所述主管路和所述第一支路形成第一冷却回路，所述主管路和所述第二支路形成所述第二冷却回路，所述调节装置设置于所述第一支路上；所述主管路上设置有压缩机，所述第二支路上设置有冷凝器。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述调节装置包括三通电磁阀。

3.一种磁共振设备，包括发热部件、用于冷却所述发热部件的液冷系统、以及用于冷却所述液冷系统的如权利要求1-2任一项所述的冷却系统。

4.根据权利要求3所述的磁共振设备，其特征在于，所述磁共振设备还包括控制器，分别连接于所述温度传感器和所述调节装置，用于根据所述温度控制所述调节装置。

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