RU2012132299A - Трубчатый тепловой переключатель для магнита, не использующего криогенные среды - Google Patents
Трубчатый тепловой переключатель для магнита, не использующего криогенные среды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2012132299A RU2012132299A RU2012132299/06A RU2012132299A RU2012132299A RU 2012132299 A RU2012132299 A RU 2012132299A RU 2012132299/06 A RU2012132299/06 A RU 2012132299/06A RU 2012132299 A RU2012132299 A RU 2012132299A RU 2012132299 A RU2012132299 A RU 2012132299A
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- superconductor
- gas
- stage
- cooling device
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract 25
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract 24
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims abstract 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract 4
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims abstract 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims abstract 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 3
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 claims abstract 3
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 abstract 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/10—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point with several cooling stages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D19/00—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
- F25D19/006—Thermal coupling structure or interface
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
- G01R33/3804—Additional hardware for cooling or heating of the magnet assembly, for housing a cooled or heated part of the magnet assembly or for temperature control of the magnet assembly
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/04—Cooling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
1. Система (42) криогенного охлаждения, которая способствует пассивному переключению между первой и второй ступенями (52, 54) охлаждения, для охлаждения сверхпроводника, включающая в себя:охлаждающее устройство (52) первой ступени,первый теплообменник (56), термически соединенный с охлаждающим устройством (52) первой ступени;охлаждающее устройство (54) второй ступени;второй теплообменник (70), термически соединенный с охлаждающим устройством (54) второй ступени;трубку (76) нисходящего потока, через которую более плотный охлажденный газ течет от первого теплообменника (56) вниз ко второму теплообменнику (70);трубку (72) восходящего потока, через которую менее плотный и более теплый газ течет от первого теплообменника (56) вверх ко второму теплообменнику (70), когда второй теплообменник более теплый, чем теплообменник первой ступени; исверхпроводник, термически соединенный со вторым теплообменником (70).2. Система по п.1, в которой:трубка (76) нисходящего потока присоединена к нижнему отверстию (66) на нижней стороне (60) первого теплообменника (56) и к нижнему отверстию (76) на нижней стороне второго теплообменника (70), итрубка (72) восходящего потока присоединена к верхнему отверстию (64) на верхней стороне (58) первого теплообменника (56) и к верхнему отверстию (74) на верхней стороне второго теплообменника (70).3. Система по любому из пп.1-2, в которой газ представляет собой газообразный гелий.4. Система по любому из пп.1-2, в которой газ представляет собой один из газообразного водорода, газообразного неона или газообразного азота.5. Система по любому из пп.1-2, в которой охлаждающее устройство (52) первой ступени охлаждает газ до приблизительно 25 Кельвин (К).
Claims (15)
1. Система (42) криогенного охлаждения, которая способствует пассивному переключению между первой и второй ступенями (52, 54) охлаждения, для охлаждения сверхпроводника, включающая в себя:
охлаждающее устройство (52) первой ступени,
первый теплообменник (56), термически соединенный с охлаждающим устройством (52) первой ступени;
охлаждающее устройство (54) второй ступени;
второй теплообменник (70), термически соединенный с охлаждающим устройством (54) второй ступени;
трубку (76) нисходящего потока, через которую более плотный охлажденный газ течет от первого теплообменника (56) вниз ко второму теплообменнику (70);
трубку (72) восходящего потока, через которую менее плотный и более теплый газ течет от первого теплообменника (56) вверх ко второму теплообменнику (70), когда второй теплообменник более теплый, чем теплообменник первой ступени; и
сверхпроводник, термически соединенный со вторым теплообменником (70).
2. Система по п.1, в которой:
трубка (76) нисходящего потока присоединена к нижнему отверстию (66) на нижней стороне (60) первого теплообменника (56) и к нижнему отверстию (76) на нижней стороне второго теплообменника (70), и
трубка (72) восходящего потока присоединена к верхнему отверстию (64) на верхней стороне (58) первого теплообменника (56) и к верхнему отверстию (74) на верхней стороне второго теплообменника (70).
3. Система по любому из пп.1-2, в которой газ представляет собой газообразный гелий.
4. Система по любому из пп.1-2, в которой газ представляет собой один из газообразного водорода, газообразного неона или газообразного азота.
5. Система по любому из пп.1-2, в которой охлаждающее устройство (52) первой ступени охлаждает газ до приблизительно 25 Кельвин (К).
6. Система по п.5, в которой холодный газ течет вниз под действием силы тяжести через трубку (76) нисходящего потока от нижней стороны (60) первого теплообменника (56) к нижней стороне второго теплообменника (70), поглощает тепло от сверхпроводника (20), пока сверхпроводник теплее, чем приблизительно 25 К, более теплый газ, содержащий поглощенное тепло от сверхпроводника (20), поднимается через трубку (72) восходящего потока от верхней стороны второго теплообменника (70) к верхней стороне (58) первого теплообменника (56), и тепло рассеивается, и газ охлаждается снова до приблизительно 25 К в первом теплообменнике.
7. Система по п.6, в которой поток газа прекращается, когда сверхпроводник (20) достигает приблизительно 25 К, и охлаждающее устройство (54) второй ступени охлаждает второй теплообменник до приблизительно 4 К, тем самым охлаждая сверхпроводник (20) до приблизительно 4 К, и поддерживая сверхпроводник (20) при приблизительно 4 К.
8. Система по любому из пп.1-2, причем система (42) криогенного охлаждения соединена с устройством (10) магнитного резонанса (MR), в котором сверхпроводник включает в себя сверхпроводящий магнит (20), используемый для генерирования магнитного поля.
9. Система магнитного резонанса, содержащая:
сверхпроводящий магнит (20), который генерирует постоянное магнитное поле в зоне (14) исследования;
систему (42) криогенного охлаждения по любому одному из предшествующих пунктов;
по меньшей мере одну радиочастотную катушку (24), которая принимает сигналы из зоны (14) исследования; и
электронный модуль (34), который обрабатывает сигналы магнитного резонанса.
10. Способ охлаждения сверхпроводника (20) до температуры сверхпроводимости, включающий в себя этапы, на которых:
охлаждают рабочий газ до температуры первой ступени, используя охлаждающее устройство (52) первой ступени;
обеспечивают возможность охлажденному рабочему газу течь вниз от первого теплообменника (56) ко второму теплообменнику (70), находящемуся в термическом контакте со сверхпроводником (20), и поглощать от него тепло;
обеспечивают возможность нагретому рабочему газу течь вверх от второго теплообменника (70) к первому теплообменнику (56);
рассеивают тепло от нагретого рабочего газа и повторно охлаждают рабочий газ до температуры первой ступени;
как только второй теплообменник достигает приблизительно температуры первой ступени, используют охлаждающее устройство (54) второй ступени, термически соединенное со сверхпроводником, для охлаждения сверхпроводника до температуры сверхпроводимости.
11. Способ по п.10, в котором температура сверхпроводимости равна приблизительно 4 К.
12. Способ по любому одному из пп.10-11, в котором сверхпроводник включает в себя магнит, используемый в устройстве магнитного резонанса (MR).
13. Способ по любому одному из пп.10-11, в котором рабочий газ представляет собой газообразный гелий.
14. Способ по любому одному из пп.10-11, в котором рабочий газ представляет собой один из газообразного водорода, газообразного неона или газообразного азота.
15. Способ по любому из пп.10-11, дополнительно включающий в себя этап, на котором:
прекращают поток рабочего газа между первым и вторым теплообменниками, когда второй теплообменник холоднее, чем первый теплообменник, термически изолируя первый и второй теплообменники.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US29027009P | 2009-12-28 | 2009-12-28 | |
US61/290,270 | 2009-12-28 | ||
PCT/IB2010/055635 WO2011080630A2 (en) | 2009-12-28 | 2010-12-07 | Tubular thermal switch for the cryo-free magnet |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012132299A true RU2012132299A (ru) | 2014-02-10 |
RU2573545C2 RU2573545C2 (ru) | 2016-01-20 |
Family
ID=44226902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012132299/06A RU2573545C2 (ru) | 2009-12-28 | 2010-12-07 | Трубчатый тепловой переключатель для магнита, не использующего криогенные среды |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9074798B2 (ru) |
EP (1) | EP2519786B1 (ru) |
JP (2) | JP5815557B2 (ru) |
CN (1) | CN102713465B (ru) |
RU (1) | RU2573545C2 (ru) |
WO (1) | WO2011080630A2 (ru) |
Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2519786B1 (en) * | 2009-12-28 | 2019-03-27 | Koninklijke Philips N.V. | Cryo-cooling system with a tubular thermal switch |
CN103842746B (zh) | 2011-09-28 | 2016-02-17 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于无致冷剂mri磁体的高效热交换器 |
US9007058B2 (en) * | 2012-02-27 | 2015-04-14 | Uchicago Argonne, Llc | Dual-stage trapped-flux magnet cryostat for measurements at high magnetic fields |
GB201212800D0 (en) * | 2012-07-19 | 2012-09-05 | Oxford Instr Nanotechnology Tools Ltd | Cryogenic cooloing apparatus and method |
GB2506851B (en) * | 2012-09-28 | 2014-11-12 | Schlumberger Holdings | NMR sample containment |
GB201217782D0 (en) * | 2012-10-04 | 2012-11-14 | Tesla Engineering Ltd | Magnet apparatus |
DE102013208631B3 (de) | 2013-05-10 | 2014-09-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Magnetresonanzvorrichtung mit einem Kühlsystem zu einer Kühlung einer supraleitenden Hauptmagnetspule sowie ein Verfahren zur Kühlung der supraleitenden Hauptmagnetspule |
JP6164409B2 (ja) * | 2013-06-20 | 2017-07-19 | 株式会社新領域技術研究所 | Nmrシステム |
WO2015071795A1 (en) * | 2013-11-13 | 2015-05-21 | Koninklijke Philips N.V. | Superconducting magnet system including thermally efficient ride-through system and method of cooling superconducting magnet system |
US9190197B2 (en) * | 2014-02-26 | 2015-11-17 | Shahin Pourrahimi | Superconducting magnet operating in occasional idling mode |
US9827448B2 (en) * | 2014-03-21 | 2017-11-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Hybrid ultrasound and magnetic resonance imaging device |
JP6674645B2 (ja) | 2014-09-05 | 2020-04-01 | ハイパーファイン リサーチ,インコーポレイテッド | 低磁場磁気共鳴撮像方法及び装置 |
US10813564B2 (en) | 2014-11-11 | 2020-10-27 | Hyperfine Research, Inc. | Low field magnetic resonance methods and apparatus |
CN112815563B (zh) * | 2015-12-04 | 2022-11-01 | 皇家飞利浦有限公司 | 具有依赖于温度的热分流器的低温冷却系统 |
US10539637B2 (en) | 2016-11-22 | 2020-01-21 | Hyperfine Research, Inc. | Portable magnetic resonance imaging methods and apparatus |
US10627464B2 (en) | 2016-11-22 | 2020-04-21 | Hyperfine Research, Inc. | Low-field magnetic resonance imaging methods and apparatus |
CN109983474A (zh) | 2016-11-22 | 2019-07-05 | 海珀菲纳研究股份有限公司 | 用于磁共振图像中的自动检测的系统和方法 |
US10451318B2 (en) | 2016-12-16 | 2019-10-22 | General Electric Company | Cryogenic cooling system and method |
EP3348190A1 (de) | 2017-01-13 | 2018-07-18 | Sirona Dental Systems GmbH | Mrt-vorrichtung zur vermessung eines kopfbereichs |
EP3349029B1 (de) | 2017-01-13 | 2019-09-11 | Sirona Dental Systems GmbH | Mrt-vorrichtung zur vermessung zumindest eines teilbereichs eines kopfes |
EP3349028A1 (de) | 2017-01-13 | 2018-07-18 | Sirona Dental Systems GmbH | Mrt-vorrichtung und verfahren zur vermessung eines kopfbereichs eines patienten |
US11035807B2 (en) * | 2018-03-07 | 2021-06-15 | General Electric Company | Thermal interposer for a cryogenic cooling system |
GB2574830A (en) * | 2018-06-19 | 2019-12-25 | Oxford Instruments Nanotechnology Tools Ltd | Cryogenic cooling system |
WO2020005300A1 (en) * | 2018-06-29 | 2020-01-02 | General Electric Company | Remotely driven cryocooler for a superconducting generator |
JP7171943B2 (ja) * | 2019-03-22 | 2022-11-15 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 持続電流スイッチの温度を制御するためのシステム |
CN112420313B (zh) * | 2020-10-19 | 2022-05-17 | 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶重工集团公司第七一二研究所) | 一种高温超导磁体杜瓦装置 |
US12112887B2 (en) | 2022-10-19 | 2024-10-08 | Ge Precision Heatlhcare Llc | Switch assemblies of superconducting magnet assemblies and reconfigurable superconducting magnet assemblies of a cryogenic system |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4277949A (en) * | 1979-06-22 | 1981-07-14 | Air Products And Chemicals, Inc. | Cryostat with serviceable refrigerator |
US4895831A (en) | 1988-07-05 | 1990-01-23 | General Electric Company | Ceramic superconductor cryogenic current lead |
JP2961619B2 (ja) | 1989-06-21 | 1999-10-12 | 株式会社日立製作所 | 冷却手段付きクライオスタット |
US5412363A (en) | 1991-12-20 | 1995-05-02 | Applied Superconetics, Inc. | Open access superconducting MRI magnet |
US5461873A (en) * | 1993-09-23 | 1995-10-31 | Apd Cryogenics Inc. | Means and apparatus for convectively cooling a superconducting magnet |
US6173761B1 (en) | 1996-05-16 | 2001-01-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cryogenic heat pipe |
JP3695892B2 (ja) | 1996-05-16 | 2005-09-14 | 株式会社東芝 | ループ型細管ヒートパイプ |
JP3265358B2 (ja) | 1998-05-20 | 2002-03-11 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | アクティブ熱制御ヒ−トスイッチシステム |
JPH11354317A (ja) | 1998-06-11 | 1999-12-24 | Toshiba Corp | 超電導マグネットシステム |
JP3673410B2 (ja) | 1998-08-11 | 2005-07-20 | 株式会社神戸製鋼所 | 低温容器 |
US6176102B1 (en) * | 1998-12-30 | 2001-01-23 | Praxair Technology, Inc. | Method for providing refrigeration |
US6396377B1 (en) | 2000-08-25 | 2002-05-28 | Everson Electric Company | Liquid cryogen-free superconducting magnet system |
US6437568B1 (en) * | 2000-10-02 | 2002-08-20 | General Electric Company | Low noise MRI scanner |
DE10137552C1 (de) | 2001-08-01 | 2003-01-30 | Karlsruhe Forschzent | Einrichtung mit einem Kryogenerator zur Rekondensation von tiefsiedenden Gasen des aus einem Flüssiggas-Behälter verdampfenden Gases |
US20050062473A1 (en) * | 2003-09-24 | 2005-03-24 | General Electric Company | Cryogen-free high temperature superconducting magnet with thermal reservoir |
GB0401835D0 (en) * | 2004-01-28 | 2004-03-03 | Oxford Instr Superconductivity | Magnetic field generating assembly |
GB0424725D0 (en) | 2004-11-09 | 2004-12-08 | Oxford Instr Superconductivity | Cryostat assembly |
US20080209919A1 (en) | 2007-03-01 | 2008-09-04 | Philips Medical Systems Mr, Inc. | System including a heat exchanger with different cryogenic fluids therein and method of using the same |
CN102054554B (zh) * | 2009-10-30 | 2015-07-08 | 通用电气公司 | 超导磁体的制冷系统和制冷方法 |
EP2519786B1 (en) * | 2009-12-28 | 2019-03-27 | Koninklijke Philips N.V. | Cryo-cooling system with a tubular thermal switch |
-
2010
- 2010-12-07 EP EP10807382.6A patent/EP2519786B1/en active Active
- 2010-12-07 RU RU2012132299/06A patent/RU2573545C2/ru active
- 2010-12-07 WO PCT/IB2010/055635 patent/WO2011080630A2/en active Application Filing
- 2010-12-07 US US13/514,310 patent/US9074798B2/en active Active
- 2010-12-07 JP JP2012545492A patent/JP5815557B2/ja active Active
- 2010-12-07 CN CN201080059744.0A patent/CN102713465B/zh active Active
-
2015
- 2015-09-24 JP JP2015187065A patent/JP6181127B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9074798B2 (en) | 2015-07-07 |
EP2519786B1 (en) | 2019-03-27 |
WO2011080630A3 (en) | 2012-01-12 |
CN102713465A (zh) | 2012-10-03 |
JP5815557B2 (ja) | 2015-11-17 |
JP6181127B2 (ja) | 2017-08-16 |
US20130023418A1 (en) | 2013-01-24 |
WO2011080630A2 (en) | 2011-07-07 |
EP2519786A2 (en) | 2012-11-07 |
JP2016034509A (ja) | 2016-03-17 |
RU2573545C2 (ru) | 2016-01-20 |
JP2013515547A (ja) | 2013-05-09 |
CN102713465B (zh) | 2016-02-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2012132299A (ru) | Трубчатый тепловой переключатель для магнита, не использующего криогенные среды | |
JP4854396B2 (ja) | 低温冷凍機を備えたクライオスタット構造 | |
CN101707112B (zh) | 用于冷却设备的冷却电流引线 | |
US11275136B2 (en) | Passive flow direction biasing of cryogenic thermosiphon | |
JP4417247B2 (ja) | 超伝導磁石と冷凍ユニットとを備えたmri装置 | |
CN103842746B (zh) | 用于无致冷剂mri磁体的高效热交换器 | |
CN101106006A (zh) | 低温冷却的设备的闭环预冷 | |
CN100430672C (zh) | 脉冲管制冷器及其使用方法 | |
JP2008249201A (ja) | 再凝縮装置、その取り付け方法およびそれを用いた超電導磁石 | |
US9575149B2 (en) | System and method for cooling a magnetic resonance imaging device | |
CN101889213A (zh) | 具有冷却系统的超导磁体系统 | |
Yeom et al. | An experimental study of the conduction cooling system for the 600 kJ HTS SMES | |
US20140221214A1 (en) | Device and method for cooling a unit | |
Trollier et al. | Remote helium cooling loops for laboratory applications | |
CN116206846A (zh) | 用于磁控直拉单晶的超导磁体及其冷却方法 | |
CN203025261U (zh) | 用于高温超导电流引线的测试装置 | |
CN202120699U (zh) | 预冷装置、超导磁体以及磁共振成像设备 | |
JP2007078310A (ja) | 極低温冷却装置 | |
Wang et al. | Improvement in performance of cryocoolers as condensers | |
Green | Cooling and Cooling-Down $\hbox {MgB} _ {2} $ and HTS Magnets Using a Hydrogen Thermal Siphon Loop and Coolers Operating From 15 K to 28 K | |
Uhlig | Alumina shunt for precooling a cryogen-free 4He or 3He refrigerator | |
CN116403798A (zh) | 磁共振成像系统的磁体预冷装置 | |
US11551841B2 (en) | Thermal buses for cryogenic applications | |
Wang | Small helium Liquefiers using 4 K Pulse Tube Cryocoolers | |
JP2006189272A (ja) | 核磁気共鳴測定装置 |