专利名称：在没有主动制冷的情况下长期保持设备低温的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种热学电池，即，在没有外界制冷且周围环境温度较高的情况下用于将器件保持在特定温度下的装置。
背景技术：
超导磁体是公知的，其用于在例如磁共振成像的应用场合中形成非常强的磁场。超导磁体通常由大量的超导线圈形成，在使用中，必须保持在数量级通常为4K的低温温度，即液氦的沸点。另外，使用所谓的高温超导体的系统也是公知的。这些系统在沸腾的氖、氢、或氮的温度下工作。对于这些物质而言，通常具有范围为18-80K的临界温度。尽管本发明特别地参照在大约4K下工作的系统来进行描述，其中由沸腾的氦来进行冷却，但是本发明也可应用于高温超导装置中。
在典型的装置中，超导线圈浸没在液态致冷剂例如液氦的浴槽内。使得液体致冷剂沸腾，并且将超导线圈保持在致冷剂沸点的稳态温度，对于液氦而言是大约4K。还设置有再冷凝制冷装置，并且提供冷量，以便使得蒸发的致冷剂蒸气再冷凝为液态。这样，可以将液态致冷剂的总消耗降低到一较低的数值，这是因为，即使不是所有的蒸发的致冷剂，绝大部分的蒸发的致冷剂被再冷凝以便返回到致冷剂容器中的液态状态。当然，除了液氦之外还可以使用其它的致冷剂，这取决于所需的低温温度。
图1示出了用于MRI(磁共振成像)或NMR(核磁共振成像)成像系统的通常为螺线管形的超导磁体制成的线圈架10和安装在线圈架上的超导线圈12的截面图。线圈架10和超导线圈12容纳在致冷剂容器14内。致冷剂容器14通常部分地充注有液态致冷剂，在图中未示出。致冷剂容器本身容纳在外部真空腔16内，并且在致冷剂容器14与外部真空腔16之间的空间被抽真空。在致冷剂容器14与外部真空腔16之间的被抽真空的空间中，还通常设置有热屏蔽件18。该热屏蔽件减小了可能照射到致冷剂容器上的来自外部真空腔的热辐射。通常还包括检修颈部20。在工作中，该检修颈部可容纳再冷凝制冷装置。
当该系统在运输过程且等待安装时，出现一问题。通常，该系统以充注液体致冷剂的形式被运输，但是由于没有适当的电源或者由于法规限制，再冷凝制冷装置不能工作。在运输过程中，致冷剂可能沸腾，这使得超导线圈12保持在所需的低温。因此该致冷剂用作热学电池(thermal battery)。检修颈部20提供了蒸发的致冷剂离开致冷剂容器14的逃逸通路。蒸发的致冷剂可能散发到大气中。在多达大约30天的时间中，该系统需要能保持这种沸腾的热学电池状态。当例如氦或氖的致冷剂被使用时，由于沸腾而造成的致冷剂费用是非常大的。当氢用作致冷剂时，氦存在爆炸的风险。
需要将超导线圈保持在低温，这是因为如果不这样的话，该系统的安装的费用增高、问题增多、且费时。如果该被加热到周围环境温度，如果液态致冷剂沸腾耗尽的话会出现这种情况，这样该系统在启动之前必须被冷却并且重新充注较昂贵的液态致冷剂。在全球的其它区域，如果没有事先考虑到这种情况的话，获得这种操作所需的大量液态致冷剂供应是非常困难的。这种重新冷却和重新充注也是费时的，并且考虑到现场工程师在现场花费于系统安装的时间以及使用致冷剂的物质成本，费用可能非常高。
在如图1所示的磁体系统中，致冷剂容器14的体积由最短的可容许的运输时间来大致限定。为了满足再冷凝器不工作的运输时间即三十天，在该系统中必须容纳有体积较大的液态致冷剂，以便确保在运输过程中致冷剂不耗尽。所需的致冷剂存储体积在确定整个系统的最终尺寸时影响较大。
发明内容
本发明解决了现有技术中存在的一些问题，提供了一种在所需的运输时间段内例如在三十天内并且在没有消耗大量的昂贵致冷剂的情况下用于将超导磁体线圈或相似器件保持在低温的低温热学电池装置。借助本发明，还可在不花费过多成本的情况下延长运输时间。
因此，本发明提供了由后附的权利要求所限定的装置和/或方法。
本发明提供了一种在延长的时间段例如三十天内且在没有主动制冷的情况下将系统保持在低温并且减小昂贵致冷剂例如液氦的消耗的方法和装置。
依据本发明，不同于工作致冷剂的第二致冷剂设置在罐体中，且与被冷却的系统热连接。当应用于如图1所示的该磁体系统时，该罐体可设置成与线圈架10热连接，并且借助该线圈架可实现与超导线圈12的热连接，例如如图2的附图标记22所示。
第二致冷剂的物质选择成不昂贵的、可再使用的、且在运输中花费低的。因此其优选作为通常使用的致冷剂。
含有第二致冷剂的罐体优选为设置成与用于容纳工作致冷剂的致冷剂主容器14分开。这防止了第二致冷剂造成的工作致冷剂的污染。这种污染是不利的，并且可能是有风险的。该第二致冷剂在运行温度下优选为是固态的，并且其沸点高于工作致冷剂的沸点。使用通常由氦冷却的系统作为示例，工作致冷剂容器14可借助氦沸腾从而保持在大约4K。在本发明的罐体中，容纳有例如固态氮的第二致冷剂。在正常操作过程中，氦沸腾以便将该系统冷却到大约4K；再冷凝制冷装置使得蒸发的氦蒸气再冷凝回到液态形式，并且第二致冷剂保持固态并在冷却中不起作用。
在运输过程中，工作致冷剂(即在该示例中为氦)用作第一热学电池并且沸腾以便将系统冷却到其沸点，对于氦而言为大约4K。在特定时间段内，该工作致冷剂将沸腾耗尽。该系统的温度将升高。这就是现有技术的系统加热到周围环境温度的阶段，这导致在安装之前需要昂贵的、费时的、有时是困难的重新冷却。然而，依据本发明的一方面，一旦该系统被加热到特定温度，尽管该温度也是低温温度，在罐体中的第二致冷剂将开始发生相变。对于在工作致冷剂温度下处于固态的第二致冷剂而言，其固态可开始融化。这样的融化使得从周围吸收融化潜热，从而冷却该系统。这样，第二致冷剂用作第二热学电池。一旦第二致冷剂已经融化，该系统的温度将再次升高。一旦该系统被加热到特定温度，尽管该温度也是低温温度，在罐体中的第二致冷剂将再次发生相变。在该示例中，液态第二致冷剂开始沸腾。这样的沸腾使得从周围吸收蒸发潜热，从而冷却该系统。这意味着第二致冷剂的第二热学电池效应。一旦第二致冷剂沸腾耗尽，该系统将加热到周围环境温度。然而，通过仔细选择设置在系统中的第二致冷剂的物质和量，从而延迟该最终阶段的加热，以便实现有益的运输时间。由于第二致冷剂不必在系统运行温度下保持在该系统中，因此可采用不昂贵的致冷剂用作第二致冷剂。
为了降低消耗的工作致冷剂的成本，使得其在系统中的体积最小化。这可以通过小心控制该系统的初始充注来实现，或者该工作致冷剂中的至少一部分可在运输之前从低温恒温器中回收。
有利的是，延迟该最终冷却阶段，直到所有的或几乎所有的第二致冷剂沸腾耗尽。或者，任何剩余的第二致冷剂可从低温恒温器中的回收。这避免了在冷却剩余量的第二致冷剂时消耗工作致冷剂。在第二致冷剂是氮、工作致冷剂是氦的示例中，将特定体积的氮从7 7K冷却到4K，这需要双倍体积的氦，并且为了降低氦的消耗，优选为避免出现这种情况。
如果任何第二致冷剂保留在低温恒温器中，一旦其被冷却到运行温度，则其不能带走任何附加的热负荷，而且仅仅是在运行温度下保持凝固状态并不参与低温冷却过程。然而，优选的是使得保留在低温恒温器中的第二致冷剂的质量最小化，这是因为第二致冷剂意味着需要被冷却到运行温度的额外热质量，从而导致不必要的工作致冷剂的消耗。
可能的第二致冷剂的示例包括但不限于，氮、氖、氢、氧。氮作为用作第二致冷剂的物质是具有吸引力的。氮不昂贵，并且大量存在。其不易于爆炸也不易于燃烧。氮具有以下将描述的有用的物理特性。
发现氮在温度35K、70K、77K时吸收稳定的潜热。由于氮比绝大多数的致冷剂可以发生多一次的相变，因此在本应用场合中氮是有效的致冷剂。在35K以下特定质量的固态氮的体积大约比其液态体积小0.8％。
当温度升高到35K时，固态氮发生固态-固态相变，从而吸收潜热。在70K时，氮融化成液体，从而再次吸收潜热。在大气压下氮在77K时沸腾，从而再次吸收潜热。在温度77K以上，并且在大气压下，氮为气态。
当固态氮用作第二致冷剂时，在其沸腾之前可从周围吸收大部分的热量。与其它的备选物质例如氢、氖或氧相比，氮的比热容较大。
如果本发明的系统由氮作为第二致冷剂冷却，在工作致冷剂蒸发完之后，该系统可变热到这些转变温度(35K、70K、77K)中的一个温度，但是与将该系统从环境温度(范围为300K左右)冷却相比，将该系统从这些转变温度(35K、70K、77K)中的一个温度冷却回到4K的困难度明显降低。由于该系统由第二致冷剂保持在低温温度，因此不太需要提供昂贵的致冷剂例如液氦用于运输。工作致冷剂容器14的容积因此可减小，这样用于充注的成本也下降，系统的总体尺寸也可减小。该系统可更轻，并且在罐体中所需的液态致冷剂也将减小。在已知的系统中，需要充注1500升的液氦致冷剂，其重量为400kg，并且当前需要大约 3300。依据本发明，相当的系统在运输时具有100升的氮，其重量为80kg，以便以最小的物质成本提供相当的冷却。例如，通过100升的液氮的蒸发，系统可冷却到到运行温度，之后需要最小量的工作致冷剂蒸发以便将该系统从氮的沸点冷却到工作致冷剂的沸点。
由于从4K加热到77K氮需要大量的能量，因此氮是有效的致冷剂。以简化的蒸发潜热容量来计算，10升的液氮吸收的蒸发潜热等于55升的氦蒸发吸收的热量。因此，可以认为一给定质量的氮在其沸点提供的有效冷却相当于5倍的相等质量的氦。当然，致冷剂的沸点是不同的，因此沸腾的氦保持在4K的温度，而沸腾的氮保持在77K。如上所述，除了融化和沸腾相变之外氮还具有固态相变。将氮从35K之下加热到77K之上需要的能量相当于相同质量的氦在相同温度范围内加热所需的能量的十倍。因此，对于相同的冷却效果而言，使用十分之一体积的氮相当于使用氦作为致冷剂的热学电池。例如，如果低温系统当前需要1500升的液氦总量以确保在容许程度内的三十天的运输时间，而提供150升的氮可提供相同的运输时间。这样，整个系统的尺寸可减小，这是因为不必设置大尺寸的致冷剂容器14，并且该系统的运输和安装的费用也可降低，这是因为不再需要大量的液氦。在另一示例中，致冷剂的总体积保持不变，而且氦的成分由氮来代替。对于设计成氦沸腾提供31天冷却的致冷剂体积而言，可计算出氦体积的三分之一由氮来代替可以按氦沸腾温度提供20天的运输冷却，随后以液态氮或氮沸腾温度提供120天的冷却，该运输时间远远现有装置所提供的运输时间。这种装置的缺点在于，该系统在到货时温度达到77K，而不是在只有氦沸腾进行系统冷却的情况下所达到的4K温度。
一旦该系统到达现场，从77K降低到4K是相对较简单的，例如可通过使用现场的闭环式制冷装置来实现。闭环式制冷装置仅需要大约3升的氦充注。以下将描述闭环式制冷装置的实施例。另外，通过与线圈架10的直接接触制冷，或者通过加入工作致冷剂或使其蒸发来冷却该系统。
图1示出了线圈架和安装在线圈架上的超导线圈的截面图；图2示出了本发明的另一实施例，其中围绕线圈架设置有与线圈架热接触的第二致冷剂罐体；图3示出了依据本发明的另一变型实施例的线圈架的一端的截面图；图4示出了依据本发明的再一变型实施例的线圈架的一端的截面图；图5示出了冷却超导线圈和线圈架的结构的替代形式；和图6示出了依据本发明的实施例使用氮作为第二致冷剂获得温度曲线。
具体实施例方式
以下将详细描述本发明的低温恒温器的具体实施例。
在本发明的最简单的实施例中，不改变图1所示的结构。致冷剂容器14部分低充注有第二致冷剂，例如氮。这可以通过充注液氮来实现，或者通过使得相应的再冷凝制冷装置工作从而降温到液氮温度并使得致冷剂容器与适当的氮供应源接通来实现。一旦所需体积的第二致冷剂倍引入，则引入所需体积的工作致冷剂，例如氦。该系统此刻借助相关的再冷凝制冷装置保持在运行温度。第二致冷剂在致冷剂容器中保持固态，并且在将该系统保持在运行温度方面不起主动作用。
如果再冷凝制冷装置由于某种原因而停机，例如由于该系统在运输中停机，工作致冷剂将蒸发，以便冷却该系统。如果工作致冷剂沸腾耗尽，第二致冷剂将开始融化，随后沸腾，从而在延长的时间段内以第二致冷剂的沸点提供低温冷却。
图2示出了本发明的另一实施例。围绕线圈架10设置有第二致冷剂罐体22，并且与线圈架热接触。借助上述的方法，该罐体经入口颈部24充注有第二致冷剂。使用该罐体来冷却该系统与上述实施例相似，但是第二致冷剂借助第二致冷剂罐体22保持与线圈架热接触，从而提供超导线圈12的有效冷却。第二致冷剂罐体22的设置使得第二致冷剂与工作致冷剂保持分隔开，并且避免工作致冷剂被第二致冷剂污染。当排空时，第二致冷剂罐体22用作排液容积。这使得以相应减小的致冷剂容积可获得设置在致冷剂容器内的给定深度的工作致冷剂，或者以另一形式，常规体积的致冷剂被引入到容器中，以更深的深度浸没超导磁体组件。这确保了超导磁体的更大部分通过与液态致冷剂的接触而被冷却，从而提供更恒定的冷却。
罐体22可由以下方法来充注。罐体22的入口与适当的氮供应源连接。线圈架10由具有任何已知结构的制冷装置来冷却。这种冷却可使得罐体22的壁冷却到低于氮的沸点。氮开始在罐体内冷凝。由于氮冷凝而形成的真空使得更多的氮被吸入到罐体中。因此，氮热学电池本身是自动充注的当罐体被冷却时，氮液化随后凝固，这使得吸入更多的氮气。
图3示出了线圈架的一端的细节，这是本发明的另一变型实施例。在该实施例中，为了实现与超导线圈12的良好的热接触，罐体32设置成线圈架的整体的一部分。如图所示，罐体是环形的，且与线圈架10同轴，罐体在适当的位置处钎焊到或焊接到线圈架上。罐体32可借助参照图2的罐体22所述的方法来进行充注。
图4示出了线圈架的一端的细节，这是本发明的另一变型实施例。在该实施例中，为了实现该系统的良好热效率，罐体42设置成热屏蔽件的形式，但是也与线圈架保持热接触。如图所示，罐体是柱形的，且与线圈架10同轴，罐体在适当的位置处钎焊到或焊接到线圈架上。通过使得罐体42制造成围绕超导磁体的轴线的完整柱面(full cyliner)，在每一端部装接到线圈架10上，由于罐体42对于超导线圈12和线圈架10的至少一部分而言屏蔽了入射的热辐射，因此降低了作用于被冷却的线圈架10的热负荷。如果氮用作第二致冷剂，罐体42应优选为由铝制成，这是因为铝在低温下具有热辐射特性，这在本发明中是有利的。罐体42可借助参照图2所述的相似方法来进行充注。
超导线圈12和线圈架10可如图1和2所示地包含在致冷剂容器内被冷却。然而，图5示出了冷却超导线圈12和线圈架10的结构的替代形式，图5示出了闭环式制冷，但是其本身没有示出本发明的实施例。
在其最简单的形式中，闭环式制冷装置可包括由导热材料制成的管的环路，其端部与再冷凝制冷装置连接。再冷凝制冷装置应该布置在该环路的顶部上。管设置成与被冷却的物件热接触，并且至少部分地充注有液态致冷剂。热量经由管材料被吸收并且使得部分的致冷剂沸腾。蒸发的致冷剂气体向上流动到再冷凝制冷装置。再冷凝制冷装置冷却致冷剂气体并使得其再冷凝回到液态，液态致冷剂经管返回。借助适当布置的再冷凝制冷装置和管环路，可围绕环路建立循环流。作为闭环式系统，该结构可将设备冷却到所使用的致冷剂的沸点，而且在运行中不消耗致冷剂，并且仅仅需要少量的充注的致冷剂。
依据本发明提供的第二致冷剂应该借助主动冷却从而被冷却到运行温度，例如使用闭环式制冷系统来实现。借助加入工作致冷剂使得第二致冷剂冷却到运行温度的替代方案在经济上是不利的。例如，为了将氮冷却到4K而加入液氦的量可能需要两倍于被冷却的氮的体积。这不能节省成本。
如图5所示，不需要致冷剂容器14或外部真空腔体16。包含液态冷却剂例如液氦的冷却剂管54设置成与线圈架10热接触。冷却剂管可包括一个或多个环形的环箍，其在适当的位置处钎焊到或焊接到线圈架10上。
对于冷却管的替代位置和另外的位置在图中由附图标记54’和54”来表示。连接有制冷装置以便进行冷却，并且使得致冷剂冷却剂流经这些冷却管，以便形成闭环式制冷系统。由于不需要致冷剂罐体，整个系统的尺寸可显著地减小。在该实施例中，唯一需要的工作致冷剂是充注冷却管54所需的致冷剂。当然，如果在缺少外界制冷的情况下作为热学电池来工作，则这种少量的工作致冷剂不能满足在任何明显长时间的情况下将该系统保持在低温。通过将这种结构与依据本发明的实施例的第二致冷剂罐体相结合，该系统可长期保持在低温。图4所示的罐体结构应用于该实施例是特别有利的，这是因为起提供了其它情况所没有的热屏蔽件。
一旦被冷却到运行温度，超导磁体在工作时处于永磁模式，超导线圈通过导热或热虹吸冷却来进行冷却。这两种方法实现了只需少量致冷剂储量的闭环式系统。
本发明的重要优点在于，确保了致冷剂系统在运输过程中的状态。只要在预定的最大运输时间内实现运输，可确保该系统被冷却到77K或更低，在基于设备的成本或尺寸方面不被罚款的情况下借助本发明可使得最大运输时间延长超过正常范围。必要的是，需消耗特定量的工作致冷剂例如液氦以便将该系统从77K冷却到运行温度，在该示例中为4K，但是所述液氦的量可准确地估算并且提前提供。在现有技术的系统中，只能希望通过氦沸腾使得系统到货时被冷却，并且需要例如注满大约400升的氦。如果在运输中延迟，实际上该系统到货时处于环境温度，并且需要初始的氮冷却以及在运行状况下加入大量的液氦。这种大量致冷剂的加入在所需的安装现场是不容易获得的。
特定的致冷剂例如氮在其固态时具有低导热率。当这种致冷剂作为热学电池工作时，致冷剂的外部区域融化，并且在足够的热量到达致冷剂的其它部分使其融化之前，致冷剂的外部区域甚至可能沸腾。这可能导致低效的冷却。另一方面，如果需要在较长的时间段内低速率的冷却，这种效果是有利的。依据本发明的特定实施例，导热通路可设置在固态致冷剂内，以便提高第二致冷剂的表面接触面积。例如，例如图3的附图标记32或图4是附图标记42表示的第二致冷剂罐体可部分地充注导热的开孔材料，例如铜棉(copperwool)。这种材料使得热量更均匀地经第二致冷剂排散，并且使得第二致冷剂更均匀的加热，并且以更恒定的速率冷却该被冷却的系统。与电气设备中的散热装置相似，可在第二致冷剂罐体内以相同的目的设置翅片结构作为替代或其它形式。如果第二致冷剂罐体通过挤压方法制成的，例如用铝制成的，这是非常有效的。通过这种导热结构的材料和密度，使得由第二致冷剂提供的冷却的速率和均匀度适应于所需的应用场合。
图6示出了依据本发明的实施例使用氮作为第二致冷剂获得温度曲线。第一曲线61表示依据本发明的实施例由氮作为第二致冷剂冷却的超导磁体随时间变化的温度的示例。可以看出，由于第二致冷剂在其固态时的导热率差，因此超导磁体的温度可升高超过第二致冷剂的沸点。第二曲线62表示由氮作为第二致冷剂冷却的超导磁体随时间变化的温度的示例，其中致冷剂罐体是相同，但是该罐体部分充注有开孔的导热材料，例如铜棉。从图6中可以看出，冷却效果更有效，以便总是将超导磁体的温度保持在77K以下。这种结构是临界润湿的；其避免了被加热到77K温度以上，并且确保了低温恒温器非常长的时间段内稳定在氮沸腾温度，在大约22天开始，即通常的运输时间。特定应用场合可需要特定时间常数(timeconstant)。通过在致冷剂罐体内适当地设置导热材料，从而有效地改变固态致冷剂的表面面积，这样可获得对于特定应用场合优化的时间常数。
尽管本发明是参照数量有限的特定实施例来描述的，但是对于本领域的技术人员而言，在不脱离由后附的权利要求限定的本发明范围的情况下可作出本发明的其它的变型和改变。例如，尽管本发明特别地参照氮作为第二致冷剂来描述，但是可使用其它的致冷剂。所选择的第二致冷剂应当在凝固时具有较高的热容，并且优选为在其相变时较高的潜热热容。所选择的第二致冷剂在凝固时应当不膨胀。如果所选择的第二致冷剂在凝固时膨胀，则容纳该致冷剂的罐体必须是弹性的以便适应致冷剂的膨胀，或者必须具有足够的强度以承受致冷剂膨胀对其施加的压力。
尽管本发明是参照数量有限的特定实施例来描述的，但是对于本领域的技术人员而言，在不脱离由后附的权利要求限定的本发明范围的情况下可作出本发明的其它的变型和改变。例如，除了氦之外可使用其它的工作致冷剂。相似地，除了氮之外，可使用其它的第二致冷剂。尽管本发明特别地参照用于MRI系统的超导磁体来进行描述，但是本发明可应用于其它设备的冷却。
权利要求
1.一种用于在所需的运输时间段内将物件(10)保持在低温的热学电池，该热学电池吸收热量，该热学电池包括第一部件和第二部件，每一部件均与该物件热接触，所述第一部件(14；54)包括第一致冷剂，通过该第一致冷剂的沸腾，用于将该物件保持在第一温度，所述第二部件(22；32；42)包括借助所述工作致冷剂的沸腾从而保持在第一温度的第二致冷剂，该第二致冷剂用于在该第一致冷剂沸腾耗尽之后将该系统保持在高于第一温度的第二温度。
2.如权利要求1所述的热学电池，其特征在于，该第一温度是第一致冷剂的沸点，该第二温度是第二致冷剂的沸点。
3.如权利要求1所述的热学电池，其特征在于，该第一温度是第一致冷剂的沸点，该第二温度是第二致冷剂的融点。
4.如权利要求1所述的热学电池，其特征在于，该第一温度是第一致冷剂的沸点，该第二温度是第二致冷剂的固相转变温度。
5.如上述权利要求中的任一项所述的热学电池，其特征在于，该热学电池包括用于保持第一致冷剂的致冷剂容器(14)，并且该第二致冷剂容纳在与第一致冷剂接触的致冷剂罐体中。
6.如上述权利要求1-4中的任一项所述的热学电池，其特征在于，该热学电池包括用于保持第一致冷剂的致冷剂容器(14)和用于保持该第二致冷剂与该物件的一部分热接触的第二致冷剂罐体(22；32；42)，该第二致冷剂罐体与该第一致冷剂容器分开。
7.如权利要求6所述的热学电池，其特征在于，第二致冷剂罐体(32)与该物件的该部分成一体。
8.如权利要求6所述的热学电池，其特征在于，第二致冷剂罐体(42)作为热屏蔽件形成，大致包围该物件的一部分，由此大致阻挡热辐射照射到该物件的该部分。
9.如上述权利要求中的任一项所述的热学电池，其特征在于，该第二部件由包含第二致冷剂的罐体(22；32；42)形成，该罐体至少部分地填充有翅片结构、导热网、或导热材料制成的开孔的填充物。
10.如上述权利要求1-7中的任一项或权利要求9所述的热学电池，其特征在于，其布置成便于冷却用于螺线形磁体的大致柱形的线圈架(10)，其中，该第二部件由包含第二致冷剂的罐体(22；32；42)形成，其装接成外表面与线圈架热连接且机械连接，该线圈架包括具有第一直径的内部和具有第二直径的至少一个外部，第二直径大于第一直径，其中，该罐体是大致环形或柱形形状的，并且与线圈架同轴，该罐体基本上容纳在大致柱形容积内，该容积与线圈架同轴，并且具有等于该第二直径的外径和等于该第一直径的内径。
11.如上述权利要求中的任一项所述的热学电池，其特征在于，该第二致冷剂基本上包括氮。
12.一种磁共振成像(MRI)系统，其包括围绕导热的线圈架(10)的超导线圈(12)，该超导线圈和该线圈架布置成便于由如上述权利要求中的任一项所述的热学电池来冷却。
13.一种大致如附图2-4所示的磁共振成像(MRI)系统或热学电池。
14.一种用于在所需的运输时间段内将物件(10)保持在低温的方法，其包括以下步骤在罐体(22；32；42)中提供第二致冷剂，该罐体与该物件热连接；加入与该物件和该第二致冷剂热连接的第一致冷剂，以便借助该第一致冷剂的沸腾从而将该物件和敌人致冷剂保持在第一温度。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括在加入第一致冷剂之前通过使用闭环式制冷装置来冷却该第二致冷剂的步骤。
16.一种以低温运输设备的方法，其包括以下步骤如权利要求14或15所述将该物件保持在第一低温，直到该第一致冷剂沸腾耗尽；和在该第一致冷剂沸腾耗尽之后，使得该第二致冷剂相变，由此将该物件保持在高于该第一低温的第二低温，处于第二致冷剂的相变温度。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，该相变是第二致冷剂的沸腾。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，该相变是第二致冷剂的融化。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，该相变是第二致冷剂的固相转变。
全文摘要
一种在所需的运输时间段内例如在三十天内并且在没有消耗大量的昂贵致冷剂的情况下用于将超导磁体线圈或相似器件保持在低温的低温热学电池装置。借助本发明的另一方面，还可在不花费过多成本的情况下延长运输时间。
文档编号F25D3/12GK1837721SQ20061006768
公开日2006年9月27日 申请日期2006年3月23日 优先权日2005年3月23日
发明者A·F·阿特金斯, G·吉尔格拉斯, W·斯陶特纳 申请人:西门子磁体技术有限公司