具有低温冷却器和与供暖应用装置的热耦合的磁共振设备的制作方法

磁共振断层扫描是一种已知的成像方法，借助所述成像方法能够生成检查对象的内部的磁共振图像。在执行磁共振成像时，检查对象通常定位在磁共振设备的强的、静态和均匀的基本磁场(b0磁场)中。基本磁场能够具有0.2特斯拉至7特斯拉的磁场强度，使得检查对象的核自旋沿着基本磁场定向。为了触发所谓的核自旋共振，高频信号，即所谓的激励脉冲(b1磁场)入射到检查对象中。每个激励脉冲引起检查对象的特定的核自旋的磁化与基本磁场偏离一定量值，所述量值也作为翻转角已知。激励脉冲在此能够具有交变磁场，其频率与在相应的静态磁场强度下的拉莫尔频率相对应。被激发的核自旋能够具有旋转和衰减的磁化(核自旋共振)，其能够借助于特殊的天线作为磁共振信号来检测。磁性梯度场能够与基本磁场叠加以对检查对象的核自旋共振进行空间编码。

背景技术：

1、所接收到的磁共振信号通常被数字化并且作为复数值存储在k空间矩阵中。该k空间矩阵能够用作为用于重建磁共振图像以及确定光谱学数据的基础。磁共振图像的重建通常借助于k空间矩阵的多维傅里叶变换进行。

2、在具有超导磁体的磁共振设备中通常使用低温冷却器，所述低温冷却器将超导磁体冷却到所需的温度水平。这种温度水平例如能够位于3k和80k之间。低温冷却器基于热力学过程，其中压缩的工作流体被膨胀，以便提供冷却效果。相反，在借助于压缩机压缩工作流体时会产生热能，所述热能能够借助于外部冷却导出。由压缩机导出的热能在此是低温冷却器的冷却功率的数倍。

3、为了导出压缩机的热能，压缩机能够连接到外部冷却回路，例如冷水套件或具有单独的再冷却装置的制冷机。外部冷却回路能够构成用于，导出压缩机的热能，但是也导出磁共振设备的其他部件的热能。

4、外部冷却回路的运行在此结合有附加的能量耗费，所述附加的能量耗费可能占磁共振设备的运行相关的成本的相当大的份额。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是减少或最小化用于外部冷却回路的附加的能量耗费。

2、该目的通过根据本实用新型的磁共振设备来实现。有利的实施形式和符合目的的改进方案在下文中描述。

3、根据本实用新型的磁共振设备包括具有压缩机的低温冷却器，其中压缩机与至少一个流体流热耦合，并且其中至少一个流体流构成用于，从压缩机处吸收热能并且输送给供暖应用装置。

4、低温冷却器尤其能够设计为脉冲管冷却器、吉福德-麦克马洪(gifford-mcmahon)冷却器、斯特林(sterling)低温冷却器、焦耳-汤姆孙(joule-thomson)冷却器等。低温冷却器能够构成用于，将低温恒温器冷却到预先确定的温度，所述低温恒温器在外环周上环绕磁共振设备的超导磁体。预先确定的温度尤其能够通过以下温度水平来表征，在所述温度水平中超导磁体的超导材料具有超导特性。替选地，低温冷却器能够构成用于，直接地，例如借助于导热的机械连接(热总线)和/或热管(heat pipe)冷却超导磁体。

5、压缩机例如能够构成为氦气压缩机。氦气压缩机尤其构成用于，压缩气态氦。然而，压缩机也能够构成用于，压缩任意其他的工作流体。这种工作流体尤其能够是低温物质，例如氦气、氮气、氢气、氩气、氧气等。

6、压缩机优选具有热交换器，所述热交换器构成用于，将压缩机与至少一个流体流热耦合。例如，压缩机能够具有内部冷却回路，尤其油回路。油回路能够构成用于，吸收通过压缩工作流体而释放的热能。此外，内部冷却回路能够借助于热交换器(例如液-液热交换器)与至少一个流体流耦合，以便将在压缩工作流体时释放的热能传递到至少一个流体流上。除了油回路以外，基于水或其他介质的内部冷却回路当然也是可设想的。

7、同样可设想的是，至少一个流体流借助于气-液热交换器与工作流体热耦合。在这种情况下能够省去内部冷却回路。

8、适宜的热交换器类型例如是板式热交换器、管束式热交换器、套管式热交换器、叠片式热交换器等。热交换器的热传递原理在此能够基于直接、间接或半间接的热传递。

9、优选的是，至少一个流体流借助于热交换器与压缩机的工作流体热耦合，使得在压缩工作流体时将工作流体的热能传递到至少一个流体流上。这能够表示，压缩机的工作流体和/或内部冷却回路的冷却介质的温度在经过热交换器时被降低，而至少一个流体流的温度被提高。

10、由至少一个流体流吸收的热能被输送给供暖应用装置。供暖应用装置能够是如下任意的应用，在所述应用中至少一个流体流的热能作为有效热量被输送给对象。供暖应用装置的示例包括空间和/或建筑物供暖、新鲜空气流的加热、热水处理等。通常，供暖应用装置的实施借助于适宜的供暖系统，尤其是建筑物供暖系统进行，对此在下文中列举其他示例。

11、借助于根据本实用新型的磁共振设备能够以有利的方式提高磁共振设备的冷却的能量效率。尤其地，通过使用压缩机的热能，能够以有利的方式减少在磁共振设备的所在地处的供暖应用装置的能量需求，由此能够降低用于供暖应用装置的运行相关的成本。此外，通过在供暖应用装置中使用压缩机的热能，能够减少磁共振设备的冷却需求，由此能够有利地减少外部冷却回路的能量需求和/或运行相关的成本。

12、在根据本实用新型的磁共振设备的一个实施形式中，至少一个流体流与第二流体流热耦合。第二流体流构成用于，吸收至少一个流体流的热能并且将其输送给供暖应用装置。

13、第二流体流的物质成分能够与至少一个流体流的物质成分一致，或者与其不同。同样可设想的是，第二流体流的聚集态与至少一个流体流的聚集态一致或者与其不同。例如，至少一个流体流能够具有基于水的传热介质，而第二流体流包括基于乙二醇、水-乙二醇混合物、空气、相变浆液等的传热介质。当然，可设想另外的或替选的传热介质的组合。例如，所述至少一个流体流能够包括基于油、乙二醇、水-乙二醇混合物或相变浆液的传热介质，而第二流体流包括相同或与其不同的传热介质。相变浆液能够是可借助于泵输送的介质，其具有呈封装、分散、悬浮或乳化形式的pcm(phase change material，相变材料)。通过使用相变浆液，能够以有利的方式提高至少一个流体流和/或第二流体流的热容量。此外能够通过使用相变浆液来改进至少一个流体流以及第二流体流的温度恒定性。因此能够以有利的方式避免在压缩机处波动的温度。

14、在一个优选的实施形式中，至少一个流体流和第二流体流借助于板式热交换器或管束式热交换器相互热耦合。

15、通过将至少一个流体流与第二流体流热耦合，压缩机的热能也能够有利地用于供暖应用装置，所述供暖应用装置使用与至少一个流体流不同的传热介质。此外，能够通过借助于热交换器将至少一个流体流与第二流体流间接热耦合来提供在流体侧的解耦。因此，在故障情况下，能够以有利的方式避免对至少一个流体流以及第二流体流的负面影响。

16、在根据本实用新型的磁共振设备的一个实施形式中，第二流体流是建筑物供暖系统的正向流或回流。

17、第二流体流例如能够代表加热设施的正向流或回流。尤其可设想的是，第二流体流构成为加热设施，例如天热气加热装置、油加热装置、热泵等的回流。

18、将热能传递到建筑物供暖系统的回流上具有以下优势：压缩机的热能在供暖应用装置中可得到利用，而不必提供供暖应用装置的高的温度水平。因此以有利的方式减少了正向流和回流之间的温差，所述温差必须由建筑物供暖系统提供。

19、建筑物的供暖系统例如能够包括油加热装置、天然气加热装置、热水处理装置、空气加热装置、混凝土核心激活装置、地板加热等。建筑物供暖系统能够包括一个或多个供暖应用装置，所述供暖应用装置专门用于对建筑物的房间，尤其是研究设施、医院、诊所、事务所以及生产设施的房间进行供暖。

20、根据本实用新型的磁共振设备的一个优选的实施形式，供暖应用装置是低温供暖应用装置。对于低温供暖应用装置所需的温度水平尤其位于在-15℃和+40℃之间的温度范围中。

21、至少一个流体流例如能够具有在20℃和60℃之间的温度水平。这种温度水平尤其能够用于低温供暖应用装置，例如地板供暖、混凝土核心激活、空气加热和/或生活用水的预热。第二流体流在此能够是低温供暖应用装置的正向流或回流，所述第二流体流借助于与至少一个流体流的热耦合来加热。

22、对于地板供暖装置和混凝土核心激活装置所需的温度水平例如能够在18℃和35℃之间。通过借助于适宜的装置调整至少一个流体流和第二流体流的质量流，能够将压缩机的热能完全地用于这种低温供暖应用装置的供暖。同时，低温供暖应用装置的低温水平允许将至少一个流体流冷却到位于18℃和35℃之间的温度水平，所述温度水平是用于冷却压缩机的优选的温度范围。

23、用于调整至少一个流体流和第二流体流的质量流的适宜的装置例如是混合阀、泵、马达阀、调节阀等。这种部件的使用原则上是已知的并且在这一点上不应详细阐述。

24、另一低温供暖应用装置例如能够是加热新鲜空气流。取决于外部温度，新鲜空气流能够具有在-15℃和20℃之间的温度，但是也能够具有更低或更高的温度。尤其地，在较低的外部温度下已经能够使用压缩机的低的温度水平来加热新鲜空气流。

25、通过将至少一个流体流热结合到低温供暖应用装置中，能够以有利的方式实现高度利用压缩机的热能。因此，能够限制或避免借助于制冷设施将至少一个流体流进一步冷却到对于压缩机所需的温度水平上的必要性。

26、在根据本实用新型的磁共振设备的另一实施形式中，第二流体流是热泵的初级回路或次级回路的物质流。

27、热泵通常用于低温供暖应用装置，例如地板供暖装置、混凝土核心激活装置、游泳池供暖装置等。在这种低温供暖应用装置中，至少一个流体流的温度水平也能够有利地用于加热供暖应用装置的正向流或回流，即热泵的次级侧。在具有高的加热温度和/或根据季节波动的加热温度的热泵的情况下，在此，压缩机的热能也能够用于加热所述热泵的初级侧。初级侧通常对应于热泵的如下回路，借助于热泵从所述回路中提取热能。

28、通过借助于与至少一个流体流的热耦合提升在热泵的初级回路中的平均温度，能够以有利的方式提升热泵的效率。热泵的功率系数(cop，coefficient of performance)通常取决于在初级回路和次级回路之间的平均温度差并且通过提升在初级回路中的温度来提高。

29、热泵例如能够设计为空气热泵，其中至少一个流体流借助于气-液热交换器与热泵的新鲜空气输送部热耦合。然而同样可设想的是，热泵构成为冰库热泵、地下水热泵、地热探针热泵、太阳能集热器热泵、盐水热泵等。在这种情况下，至少一个流体流能够借助于适宜的液-液或固-液热交换器与热泵的初级回路耦合。

30、在根据本实用新型的磁共振设备的一个实施形式中，第二流体流是通风系统的空气流，所述通风系统构成用于，提供空气流的调节。

31、第二流体流例如能够是通风系统的空气流，尤其是用于建筑物的新鲜空气输送。根据季节，空气流能够具有在-20℃和+35℃之间的范围中的温度。尤其在较低的外部温度下，至少一个流体流因此能够借助于气-液热交换器与空气流热耦合并且有利地加热或预热所述空气流。

32、除了调整空气流的温度外，对空气流的调节还能够通过对气流进行除湿(或加湿)来表征。在除湿时将在空气流中的所不期望的含量的水蒸气沉积在冷的表面上，其中通常降低空气流的温度。相应地，空气流的加热能够借助于经由气-液热交换器使空气流与至少一个流体流的热耦合进行，使得以有利的方式减少或避免附加地使用加热设施(或加热棒)的热能。

33、通过将至少一个流体与通风系统的空气流热耦合，能够特别有效地利用压缩机的热能，因为对于冷却压缩机优选的温度水平大约与用于建筑物空调设施的通风系统的目标温度一致。此外，在存在通风系统的空气除湿功能的情况下，压缩机的热能能够与季节无关地以有利的方式用于加热空气流，因为在温带气候带中的空气在较温暖的季节也必须被除湿。

34、在根据本实用新型的磁共振设备的另一实施形式中，第二流体流是再冷却装置的物质流，其中第二流体流与加热系统和/或通风系统热耦合。

35、与热泵类似地，制冷设施也能够具有初级侧和次级侧。初级侧的物质流在此借助于制冷设施被冷却，而在制冷设施的次级侧上的物质流被加热。制冷设施的次级侧的物质流在此能够对应于再冷却装置的物质流。传递给再冷却装置的物质流的热能能够借助于再冷却装置导出给环境。再冷却装置尤其能够构成为再冷却器、冷却塔、空气冷却器、绝热冷却器、蒸发式冷却器、湿式冷却器等。

36、优选的是，至少一个流体流借助于热交换器与制冷设施的初级侧的物质流热耦合。初级侧的物质流在此能够形成制冷设施的制冷机的冷却回路。制冷设施能够有利地构成用于，借助于初级侧的物质流将压缩机冷却到预先确定的或所期望的温度。至少一个流体流还经由与初级侧的物质流的热耦合和制冷设施的制冷剂回路与再冷却装置的物质流热耦合。

37、在一个实施形式中，再冷却装置的物质流对应于第二流体流。在这种情况下，第二流体流经由制冷机的制冷剂回路和制冷设施的初级侧的物质流与至少一个流体流热耦合。在这种情况下，优选通过适宜的热交换器，例如板式热交换器或管束式热交换器实现在至少一个流体流、初级侧的物质流、制冷剂回路和次级侧的物质流之间的热耦合。

38、替选地，至少一个流体流也能够借助于热交换器与再冷却装置的物质流热耦合。在这种情况下，有利的是，能够弃用制冷机，因为具有绝热冷却和/或蒸发式冷却的再冷却装置即使在外部温度超过30℃的情况下也能够为压缩机提供合适的温度水平。再冷却装置的物质流优选借助于热交换器与供暖应用装置热耦合，使得能够将压缩机的热能提供给供暖应用装置。因为再冷却装置通常将热能传递给外部区域中的环绕的空气，所以第二流体流优选由水-乙二醇混合物构成。

39、制冷设施的次级侧的物质流例如能够具有在25℃和45℃之间的温度水平。优选地，根据上述实施形式，次级侧的物质流的热能被用于供暖应用装置。

40、通过使用再冷却装置的物质流的热能，能够以有利的方式实现磁共振设备的改进的能效，而同时能够保证通过制冷设施将压缩机冷却到所期望的的温度水平。

41、按照根据本实用新型的磁共振设备的一个实施形式，至少一个流体流和第二流体流借助于热交换器相互热耦合。热交换器优选根据上述实施形式设计。

42、可设想的是，至少一个流体流和第二流体流借助于热交换器热耦合，使得经由热交换器的壁在至少一个流体流和第二流体流之间传递热能。

43、此外可设想的是，至少一个流体流借助于第一热交换器与第三流体流热耦合。第三流体流又借助于第二热交换器与第二流体流热耦合，使得热能可从至少一个流体流经由第三流体流传递到第二流体流上。当然，根据本实用新型的磁共振设备能够具有多个热交换器和/或流体流，所述热交换器和/或流体流将至少一个流体流与第二流体流热耦合。

44、此外，至少一个流体流能够借助于多个热交换器与多个第二流体流热耦合。如果应将压缩机的热能传递给多个供暖应用装置，那么这是有利的。尤其地，因此当第二供暖应用装置不具有热需求和/或季节性停止运行时，压缩机的热能总是能够有利地输送给第一供暖应用装置。

45、在另一实施形式中，根据本实用新型的磁共振设备具有旁路，所述旁路构成用于，向至少一个流体流提供绕过热交换器的流动路径。

46、旁路能够是替选的流动路径，所述流动路径将至少一个流体流引导途经热交换器。可设想的是，旁路具有配件，例如阀、混合阀、马达阀、调节阀等，其构成用于，暂时或持久地关闭或打开经过旁路的流动路径。

47、通过旁路的流动路径的压力损失在此能够低于通过热交换器的流动路径的压力损失。因此，在旁路打开时，至少一个流体流的主要部分能够被引导途经热交换器。但是也可设想的是，通过热交换器的流动路径同样具有配件，所述配件构成用于，在打开旁路的阀时关闭通过热交换器的流动路径。因此在打开旁路时能够避免热交换器的所不期望的穿流。

48、在一个优选的实施形式中，旁路具有可调控的阀，尤其是马达阀或调节阀。可调控的阀能够构成用于，根据控制信号调整或改变通过阀的质量流。

49、在另一实施形式中，根据本实用新型的磁共振设备具有至少一个调节阀和控制单元，其中控制单元构成用于，将控制信号传输给调节阀，其中调节阀构成用于，根据控制信号打开或关闭旁路。

50、调节阀优选构成用于，以连续的方式或在不连续的步骤中关闭或打开通过旁路的流动路径。

51、控制单元能够具有与供暖应用装置的控制单元和/或压缩机的监控单元的信号连接。可设想的是，控制单元构成用于，借助于信号连接接收关于第一供暖应用装置、第二供暖应用装置和/或压缩机的热需求、负荷程度和/或温度的信息。

52、优选地，控制单元构成用于，根据关于热需求、负荷程度和/或温度的信息，打开、关闭和/或调控第一热交换器的第一旁路的第一调节阀和/或第二热交换器的第二旁路的第二调节阀。

53、控制单元尤其能够构成用于，操控或调控多个调节阀，使得保证压缩机的冷却。例如，控制单元能够构成用于，操控多个调节阀，但是也能够操控输送机组或泵，使得至少一个流体流的温度留在预定的范围内和/或不超过至少一个流体流的温度的预定的极限值。

54、通过提供根据本实用新型的旁路，能够以有利的方式避免至少一个流体流与没有热需求的供暖应用装置的第二流体流的热耦合。此外，在存在多个具有相应的旁路的热交换器的情况下，热能能够以有利的方式输送给一个或多个专用的供暖应用装置。另一优点在于以下可能性：如果供暖应用装置的功能需求低于压缩机的热功率，那么能够将压缩机的热能的至少一部分传递给制冷设施的冷却回路。

55、根据本实用新型的磁共振设备的另一实施形式，至少一个流体流与制冷设施的冷却回路热耦合。制冷设施构成用于，为磁共振设备的压缩机提供冷却。

56、优选的是，至少一个流体流除了根据上述实施形式的与一个或多个供暖应用装置的热耦合以外，也与制冷设施的冷却回路耦合。为此，根据本实用新型的磁共振设备能够具有专用的热交换器，所述热交换器实现在至少一个流体流和制冷设施的冷却回路之间的热传递。此外可设想的是，磁共振设备具有根据上述实施形式的旁路，所述旁路构成用于，向至少一个流体流提供绕过专用的热交换器的流动路径。

57、在一个优选的实施形式中，磁共振设备具有根据上述实施形式的控制单元。控制单元尤其能够构成用于，操控多个调节阀和/或输送机组，并且将至少一个流体流与第二流体流、第三流体流和/或冷却回路热耦合。优选地，控制单元构成用于，根据至少一个流体流的温度和/或供暖应用装置的热需求借助于操控一个或多个调节阀和/或输送机组来调控通过一个或多个热交换器的至少一个流体流的质量流。

58、通过提供根据本实用新型的磁共振系统，能够以有利的方式改进或优化压缩机的热能用于一个或多个供暖应用装置的使用。尤其地，在此在借助于制冷设施的冷却回路保证压缩机的充分冷却的同时能够实现通过供暖应用装置最大程度地利用压缩机的热能。