CN1694189A - 深冷系统 - Google Patents

Abstract

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。

Description

深冷系统

技术领域

本发明涉及用于一种用于冷却超导磁体等的深冷系统。

背景技术

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。

发明内容

为了解决以上的问题，本发明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，在本发明中使用了以下所述的技术方案。

在本发明中，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，本发明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。

另一方面，当制冷器的工作达到稳态时，并且当再冷凝腔的温度到达深冷温度(大约4K)时，气体入口管充有清洗气体，其温度梯度的范围为从室温到接近该深冷温度。在充有具有这样大的温度梯度的清洗气体的管内，在气体中有时会出现热声振动，该热声振动导致剧烈的脉动或振动，并且大量的热传递给低温区域；即，出现了不利于深冷温度的状态。

各种研究和经验表明，在防止出现热声振动的方面，以下技术是有利的：将其中出现热声振动的管连接到较大容器上。因此，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，该旁通管包括设置在其间的开关阀。

依据该结构，当气体入口管不使用时气体入口管可与具有较大体积的制冷器套管连通，这是借助设置在其间的旁通管实现的，这样可防止在这些管中发生热声振动。

尽管如上所述通过将清洗气体引入到制冷器套管中可防止外侧空气进入，但是由于基部与容纳容器是连通的因此清洗气体可能进入气体入口管的基部。进入的清洗气体的温度明显高于液化的冷却剂气体的温度，因此促使在容纳容器中的冷却剂蒸发，由此导致冷却剂损失。

因此，必须防止清洗气体经气体入口管进入容纳容器。由此，该制冷器套管包括用于防止该清洗气体进入该容纳容器的气体阻挡装置。

该气体阻挡装置包括设置在该制冷器套管的基部与该容纳容器之间的连接管，并且该连接管的截面面积小于该制冷器套管的插入该制冷器的截面面积。

依据这样的结构，防止了从气体入口管排出的清洗气体流向容纳容器，这是因为较小的截面面积会产生压力损失，清洗气体而是流入位于与容纳容器相反侧的制冷器套管的开口部分中。该清洗气体经止回阀释放到外界。

该气体阻挡装置可包括阀体，借助该阀体可阻塞该制冷器套管的基部，并且从外侧可操纵该阀体。

由于制冷器套管的基部由该阀体阻塞，因此防止了清洗气体流向容纳容器。

优选的是，沿打开该制冷器套管的基部的方向由施压装置对该阀体施压，并且该阀体与线缆连接，以便克服该施加压力拉动该阀体从而关闭该基部，并且该线缆经包含在该气流形成装置内的该气体入口管延伸到外侧并且可从外侧拉动。

依据该结构，当例如线材的线缆拉动时，制冷器套管的基部由阀体阻塞。相反，当线缆松释时，制冷器套管的基部没有阻塞，这是因为阀体借助该施压装置从而移动离开制冷器套管的基部。

该阀体具有带有焊料层或铟层的部分，在该部分处该阀体与制冷器套管的该基部接触。

依据这样的结构，由于容易变形的软金属材料设置在制冷器套管与阀体之间，因此可确保防止清洗气体进入制冷器套管。

依据本发明，可以以防止空气进入制冷器套管的方式容易地更换制冷器。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的深冷系统的截面图；

图2是第一实施例的制冷器套管的放大截面图；

图3是出现热声振动的状态的图表；

图4是第二实施例的制冷器套管的放大截面图；

图5是第二实施例的阀体的放大截面图；

图6是第三实施例的阀体的放大截面图；

图7是本发明的第四实施例的示意图；以及

图8是已知的示例的示意图。

具体实施方式

以下参照附图来描述本发明的第一实施例。

图1是作为深冷系统的示例的MRI(核磁共振成像)设备的截面示意图。

深冷系统1包括容纳容器2。容纳容器2容纳有超导磁体3，其作为需冷却的主体，该主体浸泡在液体冷却剂4中，该冷却剂是液氦。容纳容器2由真空容器5包围，真空容器具有在真空容器与容纳容器之间的空间，该空间被保持为真空。隔热件6放置在该空间中位于容纳容器2与真空容器5之间，以便使得隔热件6包围容纳容器2。

管状制冷器套管7延伸穿过真空容器5和隔热件6。制冷器套管7的基部连通到容纳容器2中，并且制冷器套管7的开口部分朝向真空容器5的外侧即该系统的外侧形成开口。

获得接近绝对零度的温度的制冷器8(深冷冷却单元)经制冷器套管7的开口部分可拆卸地插入到制冷器套管7中。

在以下的描述中，图1中的上下方向或下上方向称为垂直方向。因此，接近制冷器套管7的基部的侧称为下端侧，接近制冷器套管7的开口部分的侧称为上端侧。由于上端侧朝向外界开口，因此上端侧还可称为开放侧。

因为该深冷系统1作为MRI，所以容纳容器2具有环形圈的形状，其中其中心轴线水平地延伸。容纳容器2的内壁10和外壁11彼此间隔开预定的距离并且同心地布置。容纳容器2的两端由相应的侧壁12封闭，并且形成内部空间。在内壁10与中心轴线之间形成有与外部连通的管状的空间，并且待测的物体或人体可放置在该空间中。

作为被冷却的主体的螺线管超导磁体3放置在容纳容器2的内部空间中，以便螺线管超导磁体3浸泡在液氦4中以便保持在大约4K。供应到容纳容器2的液氦4的量足以使得螺线管超导磁体3浸泡在其中，并且容纳容器2没有完全地由液氦4充满。容纳容器2的上部区域充有冷却剂气体，其压力等于在超导磁体3工作所处的温度下的饱和蒸气压力。

真空容器5以及容纳容器2具有环形圈的形状，并且容纳容器2放置在与其同心的真空容器5的内部空间中。在容纳容器2与形成真空容器5的周向壁和侧壁之间具有预定的间隙。该间隙保持真空。真空状态确定地防止了从外界通过传导或对流的传入的热量的传递。

隔热件6设置在该间隙内，以便使得隔热件6包围容纳容器2。隔热件6阻止从外界传入的热量的辐射。

如图1所示，超导磁体3、容纳容器2、和真空容器5彼此同轴地布置。

容纳容器2包括用于使得氦气释放到外界的释放装置15。释放装置15包括释放出口管16，其设置成使得容纳容器2与外界连通，并且还包括设置在其上的释放阀(止回阀)17。依据释放装置15，即使由于某些原因例如真空容器5的真空度变差引起传热量增加从而使得储存在容纳容器2内的液氦4蒸发时，氦气也会安全地释放到外界，由此该系统防止了由于容纳容器2内的压力增加引起的损坏。

图2示出了制冷器套管7的结构和插入其中的制冷器8的结构。制冷器套管7包括设置成围绕第一冷却级19的上套管20，以下将描述的第一冷却级19包含在制冷器8内，制冷器套管7还包括围绕第二冷却级21的下套管22。

上套管20由隔热材料制成并且成型为管状。沿直径方向延伸的上凸缘23形成在其上端即开口部分处。用于吸收垂直变形的波纹管24设置在沿垂直方向延伸的上套管20的中间部分处。

与制冷器8成一体的上盖25密封地装配在开口部分中，O形圈26设置在其间并且可拆卸地固定在上凸缘23中。上凸缘23具有用于调节上盖25与真空容器5之间的高度差的调节环27。

下凸缘28形成在接近上套管20的下端的侧上并且与制冷器8的第一冷却级19接触。下凸缘28借助导热件16以热学方式与隔热件6联接，该导热件由设置在其间的编织的铜丝制成。

下套管22由差的导热体制成。下套管22的上端与下凸缘28连接。下套管22具有位于其下端的漏斗部分，并且借助设置在其间的连接管29连通到容纳容器2的内部。连接管29具有波纹管形状并且可以吸收变形。在下套管22中的空间充有氦气，其压力等于饱和蒸气压力。

连接管29的截面面积小于制冷器套管7的其中插入有制冷器8的中间部分的截面面积。

如上所述的插入制冷器套管7的制冷器8与GM制冷器8相同并且具有长条形状。制冷器8具有由位于中间部分的第一冷却级19和位于端部的第二冷却级20构成的两级结构。上盖25固定到制冷器8的近端(第一冷却级19的后部)。

第一冷却级19以热学方式连接到隔热件6上并且强烈地冷却隔热件6以便防止液氦4的温度升高。此外，插入用于测量温度的传感器的(未示出的)开口形成在第一冷却级19中；这样以下所述的清洗气体可向上流经该开口。

第二冷却级21设置在下套管22处，该第二冷却级21包括设置在其端部处的再冷凝器30，该再冷凝器由热的良导体(例如铜)制成，并且具有翅片形状。尽管第二冷却级21的冷却能力小于第一冷却级19的冷却能力，但是其一部分可被冷却到4K或更低的温度。再冷凝器30的表面的保持为低于液氦的温度，当氦气与再冷凝器30的接触时氦气再液化。依据该机构，只要制冷器108在工作，就不必用液氦4对容纳容器2进行再填充。

对于制冷器8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8从制冷器套管7中抽出，并且新的制冷器8插入到制冷器套管7中并启动，并且随后继续工作直到该新的制冷器8达到稳态。

当制冷器8从制冷器套管7中抽出时，在一些情况下其量等于制冷器8的体积的空气和/或湿气从外界进入到制冷器套管7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。

因此，为了防止空气从外界进入制冷器套管7，制冷器套管7包括气流形成装置31，以便形成从下端(接近容纳容器2的侧)到上端(开放侧)的清洗气流。清洗气流包含从外界供应的氦。

气流形成装置31包括：气体入口管32，其与制冷器套管7的基部连通，以便将氦气供应给制冷器套管7，还包括止回阀33。止回阀33设置在制冷器套管7的开口部分中并且仅与外界连通。

特别的，气体入口管32是中空管，其由导热性低的材料制成，并且具有与制冷器套管7的侧壁的一部分连通的端部，该部分位于再冷凝器30的下面。气体入口管32延伸穿过隔热件6和真空容器5，并且进一步延伸到外侧。气体入口管32的近端借助设置在其间的开关阀34等连接到(未示出的)氦气罐上。

另一方面，与制冷器套管7的内部连通的出口管35与上盖25连接。止回阀33装配到出口管35上，由此通过当制冷器套管7内的压力增加到高于大气压的预定数值时释放保留在制冷器套管7中的氦气从而使得制冷器套管7内的压力保持恒定。

气体入口管32通过旁通管38与制冷器套管7的开口部分连通，该旁通管38包括设置在其间的开关阀37。

即，旁通管38在外侧延伸的部分处从气体入口管32分支，并且连接到上套管20的从真空容器5延伸出的侧壁的部分上。

气体入口管32的近端借助开关阀37的打开从而与制冷器套管7的近端连通。通过关闭该开关阀37，引入到容纳容器2中的氦气仅供应到制冷器套管7的下部。

对于制冷器8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8从制冷器套管7中抽出，并且新的制冷器8插入到制冷器套管107中。

当经过装配的制冷器8抽出时，氦气(清洗气体)以大致绝热方式经气体入口管32流入制冷器套管7的下部。引入的氦气从再冷凝器30的下部流入，流经下套管22和上套管20，同时氦气使得整个制冷器8变暖。引入的氦气随后经止回阀33流入外界空气。

当例如再冷凝器30的外周的温度升高到高于或等于氧气的沸点的数值时，此刻制冷器8的制冷器套管7的上盖25以继续引入氦气的方式一起拉出。在制冷器8完全从制冷器套管7中抽出之后，新的制冷器8以这样的方式装配到制冷器套管7中，即，使得氦气继续地从下端流向上端。

这使得清洗气体从制冷器套管7的下端持续地向上流，由此确保防止空气(氧气、氮气、湿气、和/或其它)进入到制冷器套管7中。

当完成制冷器8的插入时，可通过关闭开关阀34从而停止氦气的注入。深冷制冷器8随后可以以旁通管38不阻塞的方式重新启动。

非常优选的是，在制冷器8抽出之前，在制冷器套管7中形成氦气流动。这是因为如果在制冷器8抽出之后形成氦气气流，则在氦气气流稳定之前可能凝固和固定在制冷器套管7上的空气和/或湿气几乎不可能进入制冷器套管7。

因为在制冷器8抽出之前允许清洗气体按“制冷器套管7的下端、第一冷却级19的开口、止回阀33、外界”的顺序流入制冷器套管7，所以制冷器8在气流稳定状态下抽出；这样，确保了防止空气的进入。

设置在制冷器套管7下面的连接管29的截面面积小于位于制冷器套管7的插入制冷器8的中间部分的截面面积(即，制冷器8的截面面积减去制冷器套管7的截面面积所获得的数值)；这样，引入到制冷器套管7中的氦气几乎不流向容纳容器2，这是因为由于小的截面面积产生了压力损失，由此氦气而是流向制冷器套管7的上端以便经止回阀33泄放。即，连接管29用做气体阻挡装置39，以便防止经气体入口管32供应的氦气进入容纳容器2。

另一方面，以下将描述旁通管38的功能。

当制冷器8重新启动并随后达到稳态时，并且当再冷凝腔的温度到达4K时，气体入口管32充有氦气，其温度梯度的范围为从室温到接近绝对零度的温度。在充有具有这样大的温度梯度的氦气的管内，在气体中热声振动，并且出现强烈的热传递；这样，大量的热传递给该再冷凝腔，(参见例如由日本深冷协会编辑的超导和深冷工程手册)。

然而，由于利用了旁通管38并且气体入口管32与具有大体积的制冷器套管7连接，因此避免了出现这样的热声振动。

图3示出了在本实施例的深冷系统1中使用旁通管38的明显效果的情况。在该图中，右侧垂直轴表示在气体入口管32中出现的压力振动的幅度和频率，该幅度和频率是在设置在气体入口管32中的开关阀34的位置处测量的。左侧垂直轴表示第二冷却级21的温度。水平轴线表示时间。

当制冷器8处于稳态时，在容纳容器2中的压力小于或等于大气压，并且液氦4的温度大约为4K。在这种情况下，当旁通管38借助开关阀37的关闭而阻塞时，压力波动的幅度和频率急剧地增加。这是因为在气体入口管32中出现的热声振动使得大量的热经气体入口管32传递给再冷凝器30的外周。相反，应当理解当旁通管38在这种情况下不阻塞时，再冷凝器30的温度下降到初始的数值。

以下将描述本发明的第二实施例的深冷系统。

参照图4和5，在第二实施例中，气体阻挡装置39与第一实施例的气体阻挡装置明显不同；然而，其它部件与第一实施例的其它部件大致相同。

即，气体阻挡装置39包括阀体40，使用该阀体可阻挡制冷器套管7的基部，并且从外界可自由地操纵该阀体。

也就是说，阀体40是设置在与容纳容器2连接的连接腔36内的铜盘，并且该铜盘设置在连接管29的下面。阀体40包括：水平设置的盘部分42，以便阻塞设置在连接管29与连接腔36之间的孔口部分41；设置成垂直地从盘部分42的边缘向下延伸的外周部分43；以及从外周部分43的下端沿直径方向向外延伸的凸缘部分44。该凸缘部分44具有垂直延伸的多个孔45。

每一支承杆46松配合地插入到相应的孔45中。支承杆45的上端固定到容纳容器2的连接腔36的上部上，其下端具有用于防止阀体40脱落的止动件47。用于对阀体40向下施压以保持打开状态的弹簧48布置在连接腔36的上部与阀体40的凸缘部分44之间，以便使得弹簧48均围绕相应的支承杆46(施压装置)盘绕。

阀体40的盘部分42的上表面具有与孔口部分41接触的区域。从上观察具有环形的槽部分49形成在该区域中，并且包括两个子层的镀敷层50形成在该区域上。下层是焊料镀敷子层41，上层是铟镀敷子层52。具有强润湿性的材料组合形成该镀敷层50。镀敷层50的外区域包含铟的原因在于使得镀敷层50在该低温阻流阀工作所处的低温下具有较高的柔性。

阀体40与线缆(线材)54连接以便克服施压力拉动阀体40，从而阻塞该孔口部分41。线缆54经气体入口管32延伸到外侧并且由此可从外侧拉动。

特别是，由金属制成的线材的端部大致固定在盘部分42的中心处。线材54延伸穿过管状的引导管55进入气体入口管32并且进一步延伸到外界。引导管55具有朝下的开口以及沿朝向气体入口管32的方向大致水平延伸的另一开口。引导管55由多个布置在制冷器套管7的漏斗部分中的支承腿56支承。支承腿56具有杆形状，以便使得容纳容器2与制冷器套管7不分离。

线材54的延伸到外界的近端与拉动手柄57连接。拉动手柄57与气体入口管32借助设置其间的波纹管主体58连接，由此确保气体入口管32的内部与外界隔离。通过操纵该拉动手柄57，可使得阀体40克服弹簧48的施压力从而移动到打开位置。

当氦气以与第一实施例相同的方式经气体入口管32引入到制冷器套管7中时，通过操纵该拉动手柄57使得连接管29的孔口部分41由阀体40密封。这防止了高温的氦气进入容纳容器2，由此防止在容纳容器2中的液氦4蒸发。

以下描述本发明的第三实施例的深冷系统。

如图6所示，在第三实施例中，气体阻挡装置39与第二实施例的气体阻挡装置明显不同；然而，其它部件与第二实施例的其它部件大致相同。

阀体40没有盘形状，但是具有锥形形状，并且孔口部分41具有漏斗形状(该形状是反置的常规漏斗形状)，因此阀体40的漏斗部分60装配在孔口部分41中。漏斗部分60具有与孔口部分41接触的表面，并且具有两个子层的镀敷层50与第二实施例相似地形成在该表面上。

因为阀体40具有上述的漏斗部分，所以阀体40具有与孔口部分41接触的较大表面；这样，确保了孔口部分41由阀体40密封。

图7示出了本发明的第四实施例。

深冷系统包括这样的系统，其使用通过将超导磁体浸泡在深冷冷却剂例如液氦来冷却超导磁体的方法，还包括另一种系统，其使用通过利用制冷器而非这种冷却剂来直接地冷却超导磁体的方法。

图7所示的深冷系统1使用了直接冷却方法，该深冷系统包括真空容器5、管状的制冷器套管7、和制冷器8。待冷却的主体3容纳在真空容器5。管状的制冷器套管7具有与待冷却的主体3连接的基部，具有对外界打开或关闭的开口部分，并具有使真空容器5与外界隔离的侧壁。制冷器8经制冷器套管7的开口部分插入，并冷却该待冷却的主体3。

深冷系统1包括气流形成装置31，以便形成从制冷器套管7的基部流向其开口部分的清洗气流。

特别是，深冷系统1包括内部空间保持在真空下的真空容器5，并且作为待冷却的主体3的超导磁体容纳在真空容器5中，以便超导磁体由线材悬挂。隔热件6以隔热件6围绕超导磁体3的方式设置在超导磁体3与真空容器5之间。如图7所示，超导磁体3、隔热件6、和真空容器5彼此同轴地布置。在该图中，中心轴线垂直地延伸。

制冷器套管7包括设置成围绕制冷器8的第一冷却级19的上套管20，还包括围绕第二冷却级21的下套管22。

上套管20的下端连接到下套管22的上端上，与制冷器8的第一冷却级19接触，并且与隔热件6以热学方式联接。下套管22的下端与超导磁体3的侧部连接。

如上所述，由于下套管22的下端与超导磁体3固定地连接，并且上套管20和下套管22的管状侧壁具有使得真空容器5的内部与该深冷系统1的外部隔离的功能，制冷器套管7的内部与真空容器5的内部分离。因此，如果在制冷器的维护过程中抽出制冷器8，真空容器5保持在真空下。

在该深冷系统1中，在维护过程中当制冷器8从制冷器套管7中抽出时，在一些情况下，体积等于制冷器8的体积的空气和/或湿气从外界进入制冷器套管7。进入的空气和/或湿气立即在套管覆盖层7上冷凝并凝固在其上。

因此，为了防止空气从外界以与第一实施例相似的方式进入制冷器套管7，制冷器套管7包括气流形成装置31，以便形成从下端(接近超导磁体3的侧)流向上端(开放端)的清洗气流。该清洗气流包含由外侧供应的氦气。

气流形成装置31包括气体入口管32和止回阀33。气体入口管32与制冷器套管7的基部连通，以便将氦气供应给制冷器套管7。止回阀33设置在制冷器套管7的开口部分中并且仅与外界连通。

特别的，气体入口管32是中空管，其由导热性低的材料制成，并且具有与制冷器套管7的侧壁的下部分连通的端部。气体入口管32延伸穿过隔热件6和真空容器5，并且进一步延伸到外侧。气体入口管32的近端借助设置在其间的开关阀34等连接到(未示出的)氦气罐上。

另一方面，与制冷器套管7的内部连通的出口管35与上盖25连接。止回阀33装配到出口管35上，由此通过当制冷器套管7内的压力增加到高于大气压的预定数值时释放保留在制冷器套管7中的氦气从而使得制冷器套管7内的压力保持恒定。

气体入口管32通过旁通管38与制冷器套管7的开口部分连通，该旁通管38包括设置在其间的开关阀37。

即，旁通管38在外侧延伸的部分处从气体入口管32分支，并且连接到上套管20的从真空容器5延伸出的侧壁的部分上。

气体入口管32的近端借助开关阀37的打开从而与制冷器套管7的近端连通。通过关闭该开关阀37，引入到容纳容器2中的氦气仅供应到制冷器套管7的下部。

由于气流形成装置31的工作和作用以及旁通管38与第一实施例的情况大致相同，因此在此省去了对其的描述。

本发明不限于以上的实施例。

即，本发明的气流形成装置31可用于气密的深冷系统，其包括屏蔽的制冷器套管7的基部和容纳容器2。

设置在阀体40上的镀敷层50可以只是包括焊料镀敷子层51或铟镀敷子层52。

在不使用施压装置例如弹簧48的情况下，阀体40可移动到打开位置，这时依靠其自身重量，阀体40可向下移动。

本发明可用于制造MRI系统等的医疗装置工业以及制造NMR(核磁共振)系统的精确仪器工业。

Claims (11)

1.一种深冷系统，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，该旁通管包括设置在其间的开关阀。

5.如权利要求1所述的深冷系统，其特征在于，该制冷器套管包括用于防止该清洗气体进入该容纳容器的气体阻挡装置。

6.如权利要求5所述的深冷系统，其特征在于，该气体阻挡装置包括设置在该制冷器套管的基部与该容纳容器之间的连接管，并且该连接管的截面面积小于该制冷器套管的插入该制冷器的截面面积。

7.如权利要求5所述的深冷系统，其特征在于，该气体阻挡装置包括阀体，借助该阀体可阻塞该制冷器套管的基部，并且从外侧可操纵该阀体。

8.如权利要求7所述的深冷系统，其特征在于，沿打开该制冷器套管的基部的方向由施压装置对该阀体施压，并且该阀体与线缆连接，以便克服该施加压力拉动该阀体从而关闭该基部，并且该线缆经包含在该气流形成装置内的该气体入口管延伸到外侧并且可从外侧拉动。

9.如权利要求7所述的深冷系统，其特征在于，该阀体具有带有焊料层或铟层的部分，在该部分处该阀体与制冷器套管的该基部接触。

10.如权利要求2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。

11.如权利要求10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，该旁通管包括设置在其间的开关阀。

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