[发明专利]制冷器系统及具有该制冷器系统的超导磁体装置

说明书

本申请要求于在2012年2月6日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0011797号韩国专利申请的先前申请日的优先权和权益，该韩国专利申请的全部公开内容通过引用被包含于此。

技术领域

本发明涉及一种制冷器(cryocooler)系统及一种具有该制冷器系统的超导磁体装置。

背景技术

在现有技术中，磁共振成像(MRI)设备使用超导磁体。由于超导磁体在诸如4.2K的超低温下维持超导状态，因此需要一种用于维持超低温的冷却系统。

在现有技术中的冷却系统中传统上采用的两级制冷器包括：第一级单元，在例如从40K到50K的范围的温度下操作；第二级单元，在例如4K的温度下操作。第二级单元通过直接和间接地热接触超导主体(例如，超导线圈)来冷却超导主体，第一级单元冷却热屏蔽单元，热屏蔽单元减少室内温度和超导主体之间的热传递。

在现有技术的MRI设备的冷却系统中，当超导磁体斜升或斜降以产生磁场或关闭产生的磁场时，因电流引线的电阻而产生热。因此，冷却系统需要提供预防因电流引线产生的热。在现有技术中，已经使用了浴冷系统来冷却超导磁体。在浴冷系统中，通过将电流引线放置在从液氦供应器蒸发的氦蒸气流中来冷却当超导磁体斜升或斜降时产生的热。然而，浴冷系统使用过量的氦。在诸如热虹吸方法或无致冷剂的方法的冷却系统的情况下，氦蒸气的冷却没有帮助并且当超导磁体斜升或斜降时产生的热由于冷却器的冷却能力有限而会导致冷却不充分。

发明内容

本发明提供一种制冷器系统以及一种具有该制冷器系统的超导磁体装置，该制冷器系统具有当在电流斜升或斜降的同时产生热时降低电流引线的升温速率的结构。

根据本发明的一方面，提供了一种制冷器系统，该制冷器系统包括：热屏蔽单元，热屏蔽超导主体；制冷器，具有冷却所述热屏蔽单元的冷却级；热惯性构件，热接触所述制冷器的冷却级并且具有高热容。

所述热惯性构件可以由从由W、Pb、Cu和Al组成的组中选择的至少一种金属形成或者由从由水、冰、烃、蜡和固态氮组成的组中选择的非金属形成。诸如W、Pb、Cu和Al的金属或者在室温下为固态的非金属可以热接触制冷器的第一级单元，诸如水、冰、烃、蜡和固态氮的非金属可以热接触制冷器的第一级单元并且被储存在储存单元中。

所述热惯性构件可以设置成围绕所述制冷器的冷却级的外表面或者外周中的至少一部分。

所述热惯性构件可以设置得靠近于热屏蔽单元的接触所述制冷器的冷却级的区域。

所述热惯性构件可以通过在热屏蔽单元接触所述制冷器的冷却级的区域处增加热屏蔽单元的厚度来形成。

所述制冷器可以是具有冷却超导主体的超导主体冷却级单元的两级冷却器。此外，制冷器可以另外地包括用于冷却超导主体的超导主体冷却器。

所述制冷器可以通过使用热虹吸方法冷却超导主体。例如，所述制冷器系统还可以包括：密封容器，超导主体冷却级单元插入到密封容器中，并且密封容器包括冷却剂；热交换管，连接到所述密封容器，从而冷却剂流入和流出所述密封容器，并且热交换管经由热对流通过热接触超导主体来冷却超导主体。

所述制冷器可以通过使用无致冷剂的方法冷却超导主体。例如，所述制冷器的超导主体冷却级单元可以直接地热连接到超导主体或者通过具有高导热率的导热构件热连接到超导主体。

所述制冷器系统还可以包括热接触制冷器的冷却级并且向超导主体供应电流的电流引线。当电流引线的温度由于流过电流引线的电流产生的热而升高时，热惯性构件可以通过热接触电流引线而降低电流引线的升温速率。电流引线可以包括围绕热屏蔽单元设置的第一电流引线和设置在热屏蔽单元内的第二电流引线，热屏蔽单元将超导主体和第二电流引线真空密封在其中。

根据本发明的另一方面，提供了一种超导磁体装置，该超导磁体装置包括：超导线圈；热屏蔽单元，屏蔽超导线圈；制冷器，具有用于冷却热屏蔽单元的冷却级；电流引线，热接触所述制冷器的冷却级并且将电流供应到超导线圈；热惯性构件，热接触制冷器的冷却级并且具有高的热容。

制冷器系统和超导磁体装置可以降低由于在电流斜升或斜降至超导线圈时产生的热导致的温度升高。因此，制冷器系统可以在当电流斜升或斜降至超导线圈时产生热的同时降低制冷器的冷却级的升温速率，而不使用在利用热虹吸方法或无致冷剂的方法的冷却系统中难以使用的氦蒸气，因此，保护制冷器系统以免电流引线的过热。

附图说明

通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其他特点和优点将变得更加清楚，在附图中：