一种基于固氮的高温超导制冷设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及制冷装置的技术领域，具体涉及一种基于固氮的高温超导制冷设备。
【背景技术】
[0002]超导现象是指当温度降低到一定程度，金属的电阻会突然消失变为零的现象，将具有这种临界温度的材料称为高温超导体。高温超导的发现和应用在众多领域中具有非常突出的优点和不可取代的作用。但是由于高温超导的应用需使得高温超导体处于接近绝对零度的环境中才可应用，故其应用会遇到制冷的问题。
[0003]传统的高温超导体在使用过程中的制冷技术一般采用两种方式进行制冷。一种方式为直接采用大功率的GM制冷机进行持续制冷以保持高温超导体的工作温度，但在持续制冷的过程中成本较高，不利于广泛使用。另一种方式为通过采用液氮的加注来制冷，但在使用液氮进行制冷的过程中，需对液氮进行周期性加入，使用过程繁琐不便，同样也不利于广泛使用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于固氮的高温超导制冷设备，用于解决高温超导体在使用过程中传统的制冷技术成本较高或使用过程繁琐而适用范围受到局限的问题。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案:一种基于固氮的高温超导制冷设备，所述基于固氮的高温超导制冷设备包括制冷电机和制冷机身，所述制冷电机设置在所述制冷机身的顶部，其中，
[0006]所述制冷机身包括冷头、抽真空装置和保温装置，所述抽真空装置设置在所述制冷电机的底部，所述保温装置与所述抽真空装置连接并设置在所述抽真空装置的底部，所述冷头的第一端与所述制冷电机连接，所述冷头的第二端伸入所述抽真空装置中设置，且所述冷头的第二端还连接有导冷线，所述导冷线伸入所述保温装置的内部；
[0007]所述保温装置内设置有高温超导体，所述保温装置内的高温超导体周围填充有固氮。
[0008]优选地，所述保温装置包括保温瓶以及设置在所述保温瓶内部的一级储热器和二级储热器，所述一级储热器的外壁上覆盖有防辐射屏，所述二级储热器设置在所述一级储热器的正上方，所述一级储热器和所述二级储热器均与所述保温瓶的内壁之间形成空腔，所述空腔与所述抽真空装置的内腔连通，
[0009]所述一级储热器内填充有固氮，所述二级储热器内填充有冷凝体，
[0010]所述导冷线包括第一导冷线和第二导冷线，所述第一导冷线伸入所述一级储热器中设置，所述第二导冷线伸入所述二级储热器中设置，位于所述冷头和所述一级储热器之间的部分所述第一导冷线包裹有绝热层。
[0011]进一步地，所述防辐射屏的表面还覆盖由绝热支撑材料制成的支撑板。
[0012]优选地，所述保温瓶为杜瓦瓶，所述二级储热器中的冷凝体为冰。
[0013]进一步地，所述基于固氮的高温超导制冷设备还包括保温基座，所述保温基座与所述一级储热器连接且设置在所述一级储热器的正下方，所述保温基座呈梯形，所述保温基座的内腔中填充有蜂窝状绝热材料。
[0014]进一步地，所述一级储热器上还设置有温度传感器，所述温度传感器与所述制冷电机连接。
[0015]优选地，所述抽真空装置包括抽真空上部件和抽真空下部件，所述抽真空上部件和所述抽真空下部件通过真空密封件进行连接，以形成抽真空装置封闭的内部腔体，所述抽真空上部件的外壁上设置有与内部腔体连通的抽真空管。
[0016]进一步地，所述制冷电机通过支撑件固定在所述抽真空装置的顶端，所述支撑件包括支撑柱和支撑块，所述支撑柱连接所述支撑块和所述抽真空装置，所述制冷电机安装在所述支撑块上，所述支撑块和所述抽真空装置之间还设置有缓冲件。
[0017]相对于现有技术，本发明所述的基于固氮的高温超导制冷设备具有以下优势:本发明基于固氮的高温超导制冷设备包括抽真空装置和保温装置，在抽真空装置的作用下可使抽真空装置的内腔及保温装置的内腔均呈真空状态，保温装置中的空气变少，则保温装置内部的温度也随之下降，且由于真空状态会使传热变慢，故减少了外界热量对保温装置内部的影响。随后开启制冷电机，使得G-M制冷机对本发明中的保温装置进行继续降温，降温结束，便能通过固氮的保护来维持保温装置内部高温超导体所需的工作温度，G-M制冷机停止使用，由于G-M制冷机的使用时间较短，故成本得到节省。由于保温装置内部的固氮在低温条件下有很高的热容，利用固氮的高热容可大量吸收高温超导体的热量从而降低高温超导体的温度，且固氮在工业上制备简单，价格便宜，故本发明基于固氮保护的制冷装置不仅制冷和保温效果好，而且操作过程方便快捷，适用性强。
【附图说明】
[0018]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
[0019]图1示出了根据本发明一种优选实施方式的结构示意图。
[0020]附图标记:
[0021]1-制冷电机，2-制冷机身，
[0022]21-冷头，22-抽真空装置，
[0023]221-抽真空上部件， 222-抽真空下部件，
[0024]223-真空密封件，224-抽真空管，
[0025]23-保温装置，231-保温瓶，
[0026]232-—级储热器，233-二级储热器，
[0027]234-空腔，235-防辐射屏，
[0028]236-支撑板，237-高温超导体，
[0029]24-导冷线，241-第一导冷线，
[0030]242-第二导冷线，25-保温基座，
[0031]26-温度传感器，3-支撑件，
[0032]31-缓冲件。
【具体实施方式】
[0033]本发明提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的【具体实施方式】的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。
[0034]下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。
[0035]请参阅图1，本发明的实施例提供一种基于固氮的高温超导制冷设备，该装置包括制冷电机I和制冷机身2，制冷电机I设置在制冷机身2的顶部，其中，制冷机身2包括冷头21、抽真空装置22和保温装置23，抽真空装置22设置在制冷电机I和保温装置23之间，保温装置23与抽真空装置22连接且设置在抽真空装置22的底部，上述冷头21的第一端与制冷电机I连接，冷头21的第二端伸入抽真空装置22中设置，且冷头21的第二端还连接有导冷线24，该导冷线24伸入到保温装置23的内部，保温装置23内设置有高温超导体237，保温装置23内的高温超导体237周围填充有固氮。
[0036]首先在抽真空装置22的作用下使抽真空装置22的内腔及保温装置23的内腔中均呈真空状态，且由于制冷机身2内部的空气减少，则制冷机身2内的温度也显著下降，此为第一阶段的制冷过程。然后通过打开制冷电机I，使得与制冷电机I连接的G-M制冷机对本实施例基于固氮的高温超导制冷设备进行降温，在降温过程中，降温操作通过冷头21和导冷线24实现，持续降温直至保温装置23中的液氮凝结为固氮并持续一段时间，当固氮稳定且同时高温超导体237也稳定工作时，关闭制冷电机I，停止降温，此为第二阶段的制冷过程。需要说明的是，上述第一阶段的制冷过程和第二阶段的制冷过程也可同时进行，上述过程对G-M制冷机的使用较少，成本得到了有效的缩减。此后，便能通过固氮来维持保温装置23内部高温超导体237所需的工作温度。由于真空状态的传热较慢，能减少外界热量对保温装置23内部的影响，从而能提高保温装置23的保温性能，保温装置23内部的固氮在低温条件下具有很高的热容，利用固氮的高热容可大量吸收高温超导体237的热量从而降低高温超导体237的温度，且固氮在工业上制备简单，价格便宜，故本实施例不仅能起到较好的制冷效果，保证高温超导体237的工作温度，且本实施例中的制冷方式较传统的制冷方式更节能、成本更低、操作过程更方便，适用范围也更为广泛。当然，当固氮不能维持高温超导体的工作温度时，需启动制冷电机，开始新一轮的制冷过程。
[0037]值得一提的是，上述保温装置23包括保温瓶231以及设置在保温瓶231内部的一级储热器232和二级储热器233，一级储热器232的外壁上覆盖有防辐射屏235，二级储热器233设置在一级储热器232的正上方，一级储热器232和二级储热器233均与保温瓶231的内壁之间形成空腔234，该空腔234与抽真空装置22的内部连通。一级储热器232内填充有固氮，二级储热器233内填充有冷凝体，导冷线24包括第一导冷线241和第二导冷线242，第一导冷线241伸入一级储热器232中设置，第二导冷线242伸入二级储热器233中设置，位于冷头21和一级储热器232之间的部分第一导冷线241包裹有绝热层。
[0038]在抽真空装置22的作用下，抽真空装置22的内部和保温装置23的空腔234中均呈真空状态，然后，启动制