專利名稱：帶液化致冷機(jī)的恒溫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及帶液化致冷機(jī)的恒溫器，特別是涉及一種包含超導(dǎo)磁體并且容易冷凝液化氣體的蒸發(fā)氣的液化致冷機(jī)的恒溫器，這種恒溫器適于用在超磁共振成像傳感設(shè)備或類似設(shè)備中。
在傳統(tǒng)的帶液化致冷機(jī)的恒溫器中，特別是如在日本的未經(jīng)查查的專利出版物No.62-299005中公開的用在診斷人體的醫(yī)療領(lǐng)域中使用的核磁共振設(shè)備(以下稱之為MRI)中，使用了一種超導(dǎo)磁體(以下稱之為“磁體”)，從而獲得了均勻的強(qiáng)場(chǎng)。因此需要真空絕熱的恒溫器以便包含處在冷卻狀態(tài)的磁體。
通過把磁體浸入低溫冷卻介質(zhì)(例如液氦)中使磁體冷卻，從而可將磁體保持在超導(dǎo)條件下。從恒溫器的常溫真空容器漏入恒溫器中的熱量使液氦逐漸蒸發(fā)，因此必須定期地補(bǔ)充或傾注液氦。如果降低液氦蒸發(fā)量，并且如果液氦在恒溫器中重新液化，那就勿需傾注液氦，運(yùn)行的費(fèi)用就能極大的降低。
因此按現(xiàn)有技術(shù)，就使用了包括致冷機(jī)A和液化致冷器B的一種液體致冷機(jī)，其中的致冷器A用于冷卻恒溫器中的熱屏蔽板，而液化冷卻器B固定地安裝在恒溫器內(nèi)的真空容器中，從而將液氦冷卻到液化溫度，其中利用了對(duì)致冷機(jī)A的冷卻。
還有，按現(xiàn)有技術(shù)，要將由裝在常溫房間內(nèi)的油潤(rùn)滑型壓縮機(jī)設(shè)備壓縮的氦氣供應(yīng)到冷卻器B，并且這樣供給的氦氣包含有雜質(zhì)，諸如油的組分、氮?dú)?、氧氣和二氧化碳?xì)怏w，其濃度為n個(gè)ppm。
致冷機(jī)A裝在固定在恒溫器內(nèi)的熱屏蔽板上的一個(gè)襯套內(nèi)，在致冷機(jī)A的冷卻段和襯套壁之間的熱交換是通過填充并密封在襯套中的氦氣實(shí)現(xiàn)的。
致冷機(jī)A和冷卻器B都要從安裝在常溫區(qū)的壓縮機(jī)接收工作氣體(例如高壓氦氣)，因此在致冷機(jī)A和冷卻器B的冷卻部分中都要積存諸如油、水、二氧化碳、氦和氫氣之類的雜質(zhì)，因此必須對(duì)它們進(jìn)行定期地檢修。
需要定期檢修的致冷機(jī)A的組成部件是往復(fù)式膨脹機(jī)(例如Gihorol Mc Mafon和Solbey循環(huán))的排出器(清洗沉積的冷卻物質(zhì))、在冷卻部分設(shè)置的密封環(huán)(更換)、等等。需要定期檢修的冷卻器B的組成部件是熱交換器(清洗它的內(nèi)部)、焦-湯閥(清洗它的內(nèi)部)等等。在上述現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中，致冷機(jī)A的排出器很容易抽出，其圓柱體部分留在恒溫器內(nèi)，檢修很容易進(jìn)行;但由于冷卻器B是固定地安裝在恒溫器內(nèi)的，所以必須先將恒溫器內(nèi)的真空恢復(fù)到大氣壓而后才能拆除冷卻器B。
但要實(shí)現(xiàn)這一操作，必須讓液氦容器回到常溫，并且需要從這個(gè)液氦容器除去液氦、加熱、在檢修和重新冷卻后重再新注入液氦，這就產(chǎn)生了一個(gè)問題，即增加了檢修所需的費(fèi)用。
冷卻器B的檢修循環(huán)時(shí)間由冷卻器B的工作流體中的雜質(zhì)濃度決定。雜質(zhì)濃度越高，檢修循環(huán)時(shí)間就越短，并且檢修費(fèi)用越高，這就產(chǎn)生了一個(gè)問題，即提高了運(yùn)行費(fèi)用。
在致冷機(jī)A的冷卻段和襯套壁之間的熱交換是由填充在它們之間的平穩(wěn)的氦氣的熱傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)的。因此氦氣層的熱阻很大，從而使致冷機(jī)A的冷卻段和襯套壁之間的溫差很大。因而，由于對(duì)熱屏蔽板的冷卻不充分使液氦的蒸發(fā)量增大，并且由于對(duì)和襯套壁熱結(jié)合的冷卻器B的冷卻不夠充分還使液氦在液氦容器中的液面降低。因此，有必要重新傾注液氦的蒸發(fā)氣體，從而增加了運(yùn)行的費(fèi)用，并且超導(dǎo)磁體還會(huì)露出液面，由于溫度升高而使超導(dǎo)條件消失。這樣一來，就又遇到了恒溫器可靠性降低的問題。
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種包含超導(dǎo)磁體在內(nèi)的帶有液化致冷機(jī)的恒溫器，其中的致冷機(jī)A和冷卻器B是相互分開的，因此可對(duì)它們相互獨(dú)立地進(jìn)行檢修，并且進(jìn)行檢修的費(fèi)用很低。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供帶有液化致冷機(jī)的恒溫器，液化致冷機(jī)的檢修費(fèi)用很低，并且冷卻器B可具有緊湊和重量輕的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且可以降低制造成本。
本發(fā)明的下一個(gè)目的是提供帶有液化致冷機(jī)的恒溫器，它能以低成本檢修，而且具有優(yōu)秀的冷卻能力，并且運(yùn)行極為可靠。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，在按本發(fā)明的帶有液化致冷機(jī)的恒溫器中，將冷卻器B按可拆卸方式安裝在一個(gè)液氦口內(nèi)，并且通過預(yù)先安裝在恒溫器內(nèi)部的熱傳導(dǎo)部件使冷卻器B和致冷機(jī)A進(jìn)行熱接觸。
更具體地說，按照本發(fā)明的液化致冷機(jī)被分開成為冷卻器和致冷機(jī)，該冷卻器包括的主要部件是熱交換器和膨脹閥，致冷機(jī)包括機(jī)械式動(dòng)作的致冷裝置，并且在恒溫器內(nèi)的真空容器內(nèi)，通過可拆卸的熱傳導(dǎo)裝置使冷卻器和致冷機(jī)進(jìn)行熱連接。按本發(fā)明的另一種形式，液化致冷機(jī)被分開成為一個(gè)致冷機(jī)(用于冷卻熱屏蔽板)和一個(gè)冷卻器(用于冷卻液化管路)。按本發(fā)明的下一種形式，液化致冷機(jī)包括一個(gè)冷卻器和一個(gè)致冷機(jī)，該冷卻器可獨(dú)立拆卸。按本發(fā)明的再一種形式，該液化致冷機(jī)是一種僅由JT管路構(gòu)成的液化設(shè)備，該液化致冷機(jī)的高壓端經(jīng)受的工作壓力小于10kg/cm2。在這種情況下，除液化致冷機(jī)外最好還要提供另一個(gè)致冷機(jī)來冷卻該屏蔽板。
最好在恒溫器的真空容器中設(shè)置一個(gè)插入冷卻器的口，該口和真空室要分隔開，并且通過熱傳導(dǎo)裝置使該口的低溫部分和液氦容器中的蒸發(fā)氣體冷凝表面進(jìn)行熱結(jié)合。
冷卻器最好裝在液氦供應(yīng)口或蒸發(fā)氣體排出口內(nèi)，并且通過該供應(yīng)應(yīng)口或排放口的壁使冷卻器和致冷機(jī)進(jìn)行熱連接，并且冷卻器的低溫部分暴露于液氦容器的氣相部分之中。
按照本發(fā)明，熱傳導(dǎo)部件是固定地裝在冷卻器安裝口或液氦供應(yīng)口的壁上的，冷卻器B要被冷卻部分經(jīng)過液氦供應(yīng)口的壁和熱傳導(dǎo)部件進(jìn)行熱連接，通過致冷機(jī)A的冷卻很容易地把冷卻器B中的工作氣體冷卻到低溫溫度，從而很容易產(chǎn)生期望得到的低溫溫度。
在要進(jìn)行檢修時(shí)(即僅在冷卻器B中發(fā)生故障時(shí))，抽出冷卻器B，不得使大氣流入液氦供應(yīng)口，并且在常溫時(shí)清洗冷卻器B。然后再將冷卻器裝到液氦供應(yīng)口上。這時(shí)致冷機(jī)A可以繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此即使在拆除了冷卻器B期間，仍可保持恒溫器中的液氦的蒸發(fā)量為最小值。另外，由于在冷卻器B檢修期間不需破壞恒溫器的真空，因此極大地降低了檢修所需的費(fèi)用。
再者，按照本發(fā)明，在冷卻器B中不需加入一個(gè)自冷卻致冷機(jī)，因此冷卻器B可以具有一個(gè)緊湊的和重量小的結(jié)構(gòu)，以外可以大大地降低冷卻器B的制造成本和檢修費(fèi)用。
另外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明提供一種帶有液化致冷機(jī)的恒溫器，其中的一個(gè)要冷卻的物體，以及用于冷卻要冷卻的物體的所說液化致冷機(jī)的低溫端，都包含在一個(gè)隔熱空間內(nèi);其特征在于所說的液化致冷機(jī)包括一個(gè)冷卻器和一個(gè)致冷機(jī);并且在所說致冷機(jī)的低溫端和所說冷卻器的常溫端之間設(shè)置一個(gè)通路以便供應(yīng)工作流體，使其按分開的方式從所說低溫端連到所說冷卻器。
可將冷卻器裝在設(shè)置在隔熱空間內(nèi)的冷卻介質(zhì)供應(yīng)口內(nèi)。液化致冷機(jī)可以包括一個(gè)冷卻器和一個(gè)致冷機(jī)(用于冷卻熱屏蔽件)，該冷卻器和致冷機(jī)按可拆卸方式和設(shè)置在該隔熱空間中的熱傳導(dǎo)部件相連。該冷卻器可按可拆卸方式獨(dú)立地裝在該隔熱空間內(nèi)。
按本發(fā)明的另一種形式，該冷卻器的主要部件有一個(gè)熱交換器和一個(gè)膨脹閥，致冷機(jī)包括機(jī)械式動(dòng)作的致冷裝置，并且提供一個(gè)用于供應(yīng)工作流體的通路，它以分開的方式自致冷機(jī)的低溫端流到冷卻器的常溫端，并且在該隔熱空間內(nèi)所說冷卻器和所說致冷機(jī)通過可拆卸的熱傳導(dǎo)裝置熱連接在一起。
按本發(fā)明的下一種形式，將所說致冷機(jī)插入與所說隔熱空間隔開的一個(gè)襯套內(nèi)，并且在所說襯套和所說致冷機(jī)之間設(shè)置一個(gè)間隙，所說工作流體流過所說間隙?？稍谒f通路內(nèi)提供吸附劑，或者可在所說致冷機(jī)的低溫端內(nèi)提供吸附劑。
按本發(fā)明的下一種形式，提供加熱裝置，用于加熱工作流體，該工作流體以分開的形式自所說致冷機(jī)的低溫端流到常溫端，并且提供一條通路，用于從所說冷卻器的常溫端供應(yīng)所說被加熱的工作流體，并且在所說隔熱空間內(nèi)，所說冷卻器和所說致冷機(jī)通過可拆卸的熱傳導(dǎo)裝置熱連接在一起。該加熱裝置可包括一個(gè)在所說隔熱空間內(nèi)設(shè)置的熱屏蔽件，或者包括一個(gè)在所說隔熱空間內(nèi)設(shè)置的插入管，將所說冷卻器插入所說插入管內(nèi)。
按本發(fā)明的另外一些形式，在一個(gè)常溫部分提供給所說致冷機(jī)供應(yīng)工作流體的一臺(tái)壓縮機(jī)，并且在置于所說隔熱空間內(nèi)的所說致冷機(jī)的低溫端提供一個(gè)用于吸附所說工作流體內(nèi)雜質(zhì)的吸附部件，并且提供一個(gè)從所說冷卻器的常溫端、通過所說吸附部件供應(yīng)所說工作流體的通路。或者，所說冷卻器中包含吸附劑，并且從安裝在常溫部分的壓縮機(jī)向所說冷卻器的常溫端供應(yīng)工作流體?；蛘?，將純度高于供給所說致冷機(jī)常溫端的工作流體的工作流體供應(yīng)到所說冷卻器的常溫端，并且在所說隔熱空間內(nèi)通過可拆卸的熱傳導(dǎo)裝置將所說冷卻器和所說致冷器熱連接在一起。
通過上述結(jié)構(gòu)，借助于致冷機(jī)的冷卻就可以很容易地把冷卻器內(nèi)的工作流體冷卻到低溫溫度。
按照本發(fā)明，當(dāng)要進(jìn)行檢修時(shí)，即當(dāng)故障只在冷卻器中發(fā)生時(shí)，將冷卻器抽出，不讓大氣流入冷卻介質(zhì)供應(yīng)口，并且在常溫下清洗冷卻器的內(nèi)部。然后可再把冷卻器固定到冷卻介質(zhì)供應(yīng)口上。這時(shí)，由于致冷機(jī)可連續(xù)運(yùn)行，因此即使在拆除了冷卻器期間仍可保持恒溫器中的液氦蒸發(fā)量為最小。再有，由于在冷卻器檢修時(shí)勿需破壞致冷機(jī)的真空，因此大大地降低了檢修所需的費(fèi)用。
另外，由于勿需在冷卻器內(nèi)加入自冷卻致冷機(jī)，因此冷卻器可以具有緊湊的和重量小的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，此外，除檢修費(fèi)用外還可大大降低冷卻器的制造成本。
例如，可將從致冷機(jī)的低溫部分提取出來的氦氣(即含極小量雜質(zhì)的高壓氦氣)作為工作流體供應(yīng)到常溫條件下的冷卻器。因此，冷卻器可獨(dú)立分開，并可降低檢修所需的費(fèi)用。
再者，因?yàn)閺闹吕錂C(jī)的低溫部分提取的工作流體總是通過致冷機(jī)的襯套流動(dòng)的，因此在致冷機(jī)和襯套壁之間的熱阻由于這個(gè)工作流體和襯套壁之間熱傳輸?shù)脑黾佣唤档偷揭粋€(gè)極小的數(shù)值。因此，熱屏蔽板件的冷卻溫度進(jìn)一步降低，因而減少了冷卻介質(zhì)的蒸發(fā)量，并且還進(jìn)一步降低了冷卻器的冷卻溫度，從而增加了冷卻器的液化冷卻性能。因此能夠節(jié)省液化致冷機(jī)的壓縮機(jī)消耗的電能數(shù)量，并且可降低運(yùn)行費(fèi)用。


圖1是按本發(fā)明的第一實(shí)施例的帶有液化致冷機(jī)的恒溫器的一個(gè)剖面圖;
圖2是用在圖1的恒溫器中的冷卻器的一個(gè)剖面圖;
圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的一個(gè)剖面圖;
圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例的一個(gè)剖面圖;
圖5是本發(fā)明第四實(shí)施例的一個(gè)剖面圖;
圖6是本發(fā)明第五實(shí)施例的一個(gè)剖面圖;
圖7是用在本發(fā)明第六實(shí)施例中的致冷機(jī)A的低溫端部分的一個(gè)剖面圖;
圖8是用在本發(fā)明第七實(shí)施例中的冷卻器B的一個(gè)剖面圖;
圖9是本發(fā)明第八實(shí)施例的一個(gè)剖面圖;
圖10是本發(fā)明第九實(shí)施例的一個(gè)剖面圖。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。在恒溫器的中心部分有一個(gè)與大氣連通并適于容納要檢測(cè)物體的空腔部分1。該恒溫器包括一個(gè)液氦容器4，容器4含一個(gè)超導(dǎo)磁體2(即要冷卻的物體)，并且包括多個(gè)溫度水平(在本實(shí)施例中是兩個(gè)溫度水平，即約為70K和約為15K)的熱屏蔽室(即要冷卻的另外一些物體)。通過真空容器7將恒溫器的內(nèi)部與大氣隔離開，該恒溫器的內(nèi)部例如通過纏繞分層的隔熱材料8而成為真空隔熱的。
例如Solbey型、Gihord-McMahon型、或類似類型的致冷機(jī)A包括用作氣體壓力源的一臺(tái)壓縮機(jī)單元9、活塞往復(fù)式膨脹機(jī)10、高壓管道11、以及中壓力管道12，兩個(gè)管道11和12將壓縮機(jī)單元9和膨脹機(jī)10相互連接起來。膨脹機(jī)10的低溫部分裝在恒溫器內(nèi)，它的冷卻到70K溫度的第一級(jí)13與熱屏蔽管5熱結(jié)合，它的冷卻到15K溫度的第二級(jí)14與熱屏蔽管6熱結(jié)合。
包含熱交換器和Joule Tomson閥(以下稱之為丁T閥)在內(nèi)的冷卻器B包括一臺(tái)壓縮機(jī)單元15(用作氣體壓力源)、高壓管道16、以及低壓管道17。將冷卻器B插入一個(gè)插入口18，冷卻器B的低溫部分經(jīng)過由銦箔或類似物構(gòu)成的接觸件和第一低溫法蘭19以及第二低溫法蘭20進(jìn)行熱結(jié)合。
第一和第二低溫法蘭19和20通過熱傳導(dǎo)部件(例如銅線)21和22分別與膨脹機(jī)10的第一和第二級(jí)13和14進(jìn)行熱結(jié)合，并且通過膨脹機(jī)10的冷卻作用冷卻到各自的溫度70K和15K。在一般為大氣壓力下的氣體氦經(jīng)閥18′注入到插入口18中。
參考標(biāo)號(hào)24代表熱傳導(dǎo)部件，參考標(biāo)號(hào)25代表液氦供應(yīng)口。液氦供應(yīng)口25由不銹鋼制成，但在起冷凝作用的它的下端部分的熱傳輸面26卻是由銅構(gòu)成的。參考標(biāo)號(hào)27表示一個(gè)防熱輻射桿，在桿27上分多極安裝具有高輻射能力的圓盤狀反射板。在要傾注液氦時(shí)將這個(gè)防熱輻射件從液氦供應(yīng)口25移去或撤除，該件通?？煞忾]這個(gè)供應(yīng)口。
圖2表示圖1中的冷卻器B的一個(gè)剖面結(jié)構(gòu)。在例如由不銹鋼這樣的低熱傳導(dǎo)材料構(gòu)成的上部外營(yíng)29和例如由磷脫氧銅這樣的高熱傳導(dǎo)材料構(gòu)成的上部?jī)?nèi)管30之間形成了一個(gè)空間31，并且在該空間31內(nèi)設(shè)置例如由無氧銅這樣的高熱傳導(dǎo)材料構(gòu)成的多個(gè)圓盤狀的帶孔的熱傳輸板32，將這些板32沿軸層迭。通過焊接、銀焊、擴(kuò)散壓焊、或類似方式使這些帶孔板32和上部?jī)?nèi)管30的外表面熱結(jié)合。在圖2中，省去了沿層迭方向中間的一些帶孔板32。無氧銅的第一加熱段33裝在上部外管29的下端，各連接部分通過焊接或類似方式相互氣密地結(jié)合在一起。第一加熱段33的外表面是錐形的，因此能與第一冷卻法蘭19的內(nèi)錐表面保持良好的熱接觸。
第一加熱段33具有按多級(jí)方式在里邊形成的整體式帶孔板34，并且可以不總要求帶孔板34與上部?jī)?nèi)管30進(jìn)行熱結(jié)合。正是在第一加熱段33下端的下方提供一個(gè)空間36，該空間36是在由不銹鋼構(gòu)成的中間外管35和外部?jī)?nèi)管30之間形成的，在空間36內(nèi)沿軸向?qū)拥卸鄠€(gè)由無氧銅構(gòu)成的帶孔的熱傳輸板37、帶孔板37與上部?jī)?nèi)管30的外表面熱結(jié)合。沿層迭方向的中間省略了某些帶孔板37。
第一加熱段33整體式地與中間外管35的上端作氣密連接。由無氧銅構(gòu)成的第二加熱段38裝在中間外管35的下端，相接的各部分相互氣密結(jié)合。第二加熱段38有按多級(jí)方式形成的整體式帶孔板39，該帶孔板39勿需總是和上部?jī)?nèi)管30熱結(jié)合。由不銹鋼構(gòu)成的下部外管40整體式地與第二加熱段38的下端氣密相接。
第二加熱段38的外表面和第一加熱段33的外表面一樣也是錐形的，并且能和第二低溫法蘭20的內(nèi)錐表面保持良好的熱接觸。正是在第二加熱段38的下端的下方提供了一個(gè)空間42，該空間42是在下部外管40的下部?jī)?nèi)管41之間形成的，將由細(xì)小顆粒的銅構(gòu)成的帶孔的燒結(jié)件43沿軸向連續(xù)填充在空間42內(nèi)，該帶孔的燒結(jié)件43就與下部?jī)?nèi)管41的外表面形成了熱結(jié)合。在圖2中省略了軸向中間部分的某些帶孔的燒結(jié)件。
下部外管40和下部?jī)?nèi)管41的下端整體式地接到法蘭44上，并且空間42經(jīng)一通孔45與JT閥46連通。JT閥的出口與一個(gè)氣-液分離器47連通，并且該分離器的上部經(jīng)一個(gè)通孔48與下部?jī)?nèi)管41的內(nèi)部連通。在下部?jī)?nèi)管41和用于JT閥的由不銹鋼構(gòu)成的棒狀管49之間形成了一個(gè)空間50，在空間50中沿軸向連續(xù)填充由細(xì)小顆粒狀銅構(gòu)成的帶孔的燒結(jié)件51，帶孔的燒結(jié)件51與下部?jī)?nèi)管41的內(nèi)表面形成了熱結(jié)合。在圖2中省去了軸向中間部分的某些帶孔的燒結(jié)件。在上部?jī)?nèi)管30和JT閥的棒形管49之間形成了一個(gè)空間52，在空間52內(nèi)沿軸向?qū)拥摄~構(gòu)成的帶孔的熱傳輸板53，帶孔板53與上部?jī)?nèi)管30的內(nèi)表面進(jìn)行熱結(jié)合。省略了層迭方向中間部分的某些帶孔板53。
空間52的上端與低壓管17連通。通過螺栓55上下移動(dòng)位于桿54的下端部分的針尖，從而可調(diào)節(jié)JT閥的開放程度。細(xì)長(zhǎng)桿54由圓柱狀管56導(dǎo)向，管56由熱傳導(dǎo)性極低的材料(例如塑料)制成。
第一加熱段33由第一低溫法蘭19冷卻到約為70K的溫度，第二加熱段38由第二低溫法蘭20冷卻到約為15K的溫度。高壓氦氣從空間31的上端流入冷卻器B，并且在通過帶孔的熱傳輸板32、34、37和39以及帶孔的燒結(jié)件43的同時(shí)被冷卻到約為6K的溫度，然后流入JT閥46。在JT閥中氦氣膨脹，在此之后由溫度約為4.3K的低壓氦霧產(chǎn)生的液氦就停留在氣-液分離器47的下部以便冷卻氣-液分離器47的壁，通過這種冷卻作用就冷卻了該插入口的最下端部分23。低壓氦氣和液氦的蒸發(fā)氣體通過通孔48流動(dòng)，并且在冷卻了帶孔的燒結(jié)件51和帶孔的熱傳輸板53的同時(shí)被轉(zhuǎn)變成常溫低壓氣體，然后通過空間52的上端從冷卻器B排出，并返回到低壓管道17。
冷卻到液氦溫度的插入口的最下端部分23通過諸如銅線之類的熱傳導(dǎo)件24與設(shè)置在液氦容器4的液氦供應(yīng)口25的下端的一個(gè)冷卻件26實(shí)現(xiàn)熱結(jié)合。冷卻件26由具有良好熱傳導(dǎo)性能的材料(例如銅)制成，并且例如通過摩擦壓配合與構(gòu)成液氦供應(yīng)口25的上部的由不銹鋼制成的圓柱狀部分、并與構(gòu)成液氦供應(yīng)口25的下部的由不銹鋼構(gòu)成的液氦容器4的頸部實(shí)現(xiàn)氣密結(jié)合。由于液氦供應(yīng)口25的內(nèi)部充滿了蒸發(fā)的氦氣，因此由于氣體的對(duì)流作用使熱量從常溫部分傳入低溫部分。因此在液氦供應(yīng)口25中插入一個(gè)防對(duì)流板27。將安全閥28連到液氦供應(yīng)口25的上部，如果液氦容器4中的壓力升高到一個(gè)預(yù)定水平，則蒸發(fā)的氣體從這里排到大氣。
在液氦容器中蒸發(fā)的氣體氦在處于低溫溫度下的冷卻板26的內(nèi)表面被重新液化，并作為已液化的氦返回到容器4中。因此，在液氦容器4內(nèi)的壓力以及該容器內(nèi)液面保持不變，勿需重新補(bǔ)加液氦。
由氦氣流從壓縮單元9和15帶入致冷機(jī)A和冷卻器B中的高沸點(diǎn)物質(zhì)(例如油、水、二氧化碳、氧氣、氮?dú)夂蜌錃膺@些雜質(zhì))在它們的各個(gè)冷卻部分積累起來。但是，由于冷卻器B的溫度變得和液氦溫度一樣低，因此由雜質(zhì)引起的冷卻器B故障比致冷機(jī)A的故障還要多，例如由于這樣一些雜質(zhì)沉積在熱交換器內(nèi)的熱傳輸板和燒結(jié)件的表面上使熱傳輸性能變壞，堵塞JT閥。
當(dāng)在冷卻器B中發(fā)生了這樣的故障時(shí)，就要拆下冷卻器B，并且在常溫下用高純氣體氦清洗它的內(nèi)部，從而除去它的雜質(zhì)。之后再將冷卻器B插入插入口18，通過閥18′對(duì)該口抽真空，并且在通過第一和第二低溫法蘭19和20的冷卻作用冷卻器B本身的同時(shí)對(duì)該口進(jìn)行冷卻操作。在這時(shí)，通過對(duì)口18抽真空，可盡量避免在冷卻操作期間對(duì)最低端部分23加熱。在這個(gè)冷卻操作后，經(jīng)閥18′將氦氣充入口18中，由此即將冷卻器恢復(fù)到正常狀態(tài)。
因此按本實(shí)施例，當(dāng)要對(duì)冷卻器B進(jìn)行檢修時(shí)，在繼續(xù)操作致冷機(jī)A的同時(shí)就可檢修冷卻器B。因此即使拆除了冷卻器B，也能防止熱屏蔽板的溫度升高，還可避免液氦蒸發(fā)量的巨大增加。再有，當(dāng)要拆除冷卻蒸發(fā)器B時(shí)，也勿需破壞恒溫器的真空狀態(tài)，并且檢修所需費(fèi)用也可得到極大有益的降低。
另外，由于勿需在冷卻器B內(nèi)加入一個(gè)自冷卻的致冷機(jī)，因此冷卻器B可具有緊湊的和重量小的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可降低制造成本，并且也可降低檢修冷卻器B本身的費(fèi)用。
圖3表示本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。本實(shí)施例與圖1的實(shí)施例的不同之處在于，冷卻器B(3)可裝在液氦供應(yīng)口57內(nèi)。因此，由致冷機(jī)A(10)冷卻的第一和第二冷卻法蘭19和20裝在該供應(yīng)口57相對(duì)兩端的中間，在第一和第二低溫法蘭19和20之間伸展的供應(yīng)口57的壁部分由彈性的伸縮軟管58構(gòu)成，在第二低溫法蘭20和液氦容器4之間伸展的供應(yīng)口57的壁部分類似地也由彈性的伸縮軟管59構(gòu)成。彈簧60裝在軟管59的外圍，從而使冷卻器B(3)的第一和第二加熱段33和38可分別和第一和第二低溫法蘭19和20保持良好的熱接觸。
液氦容器4通過環(huán)氧樹脂構(gòu)成的負(fù)荷，支撐件61由真空容器7的一個(gè)壁支撐的，但在圖1中省去未畫出來。
在本實(shí)施例中，由于冷卻器B的插入口和液氦供應(yīng)口是相互結(jié)合在一起的，因此省去了在常溫溫度和液氦溫度間提供熱傳導(dǎo)的一個(gè)結(jié)構(gòu)件，并且減少了滲入液氦容器中的熱量，因而可降低冷卻器B所需的冷量，這就使結(jié)構(gòu)更加緊湊。再者，由于氣-液分離器47的一個(gè)外表面與液氦容器4中的氣相是直接接觸的，因此就可獲得一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即在液氦容器內(nèi)的蒸發(fā)氣體可被有效地重新液化。另外，在冷卻器B的冷卻操作期間，在液氦容器4內(nèi)的蒸發(fā)氣體通過打開閥62經(jīng)溝槽63和64被排放到大氣，因而冷卻器B可在短時(shí)間內(nèi)通過該蒸發(fā)氣體的顯熱被冷卻。因此可極大有益地縮短冷卻器B的冷卻時(shí)間。
按本發(fā)明，冷卻器B具有勿需提供任何機(jī)械式動(dòng)作的致冷裝置就能重新液化蒸發(fā)氣體的功能，并且可提供與用來冷卻熱屏蔽板的致冷機(jī)A分開的冷卻器B。因此可得到下述優(yōu)點(diǎn)。
由于在不停止致冷機(jī)A運(yùn)行的情況下就可檢修冷卻器B，因此這時(shí)就可避免液氦蒸發(fā)量的大量增加，并可極大地降低維護(hù)費(fèi)用。由于在不破壞恒溫器真空的情況下就可拆下冷卻器，故大大降低了維護(hù)費(fèi)用?？蓪⒗鋮s器B裝在液氦供應(yīng)口內(nèi)，因此冷卻器B固定后可通過液氦的蒸發(fā)氣體直接將常溫下的冷卻器3進(jìn)行預(yù)冷，因此可縮短冷卻器B的冷卻時(shí)間。另外，由于不需在冷卻器B內(nèi)加入任何機(jī)械式動(dòng)作的致冷裝置，因而可降低冷卻器B的制造成本。
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的其它實(shí)施例。
圖4是按照本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的帶有液化致冷機(jī)的恒溫器的一個(gè)剖面圖。在恒溫器的中心部分有一個(gè)與大氣連通前適于容納一個(gè)要檢測(cè)物體的空腔部分1。該恒溫器包括一個(gè)含有用作要冷卻的物體的超導(dǎo)磁體2、液氦4a(即冷卻介質(zhì))，以及用作要冷卻的多個(gè)溫度水平(在本實(shí)施例中是兩個(gè)溫度水平，即約為70K和約為15K)下的其它物體的熱屏蔽管5a和6a，通過真空容器7將恒溫器的內(nèi)部與大氣隔離開，例如通過纏繞分層的絕熱材料8使恒溫器內(nèi)部真空隔熱。
例如Solvey型的一個(gè)致冷機(jī)A包括用作氣體壓力源的壓縮機(jī)9a和9b，活塞往復(fù)式膨脹機(jī)10，高壓管道11，以及中壓管道12，兩個(gè)管11和12把壓縮機(jī)和膨脹機(jī)10相互連接起來。將膨脹機(jī)10的低溫部分裝在恒溫器內(nèi)，冷卻到溫度為70K的它的第一冷卻級(jí)13通過熱傳導(dǎo)件5b和5c與熱屏蔽管5a熱結(jié)合，冷卻到溫度約為15K的它的第二冷卻級(jí)14通過熱傳導(dǎo)件66和6c與熱屏蔽管6a熱結(jié)合。
膨脹機(jī)10裝在用作插入口的襯套18內(nèi)。襯套18的內(nèi)部與真空容器7的內(nèi)部隔離開。從在膨脹機(jī)10的第二冷卻級(jí)14的缸體71中形成的一個(gè)窄孔72流來的低溫高壓氦氣通過在襯套18以及第二和第一冷卻級(jí)之間形成的一個(gè)間隙72a流向高溫側(cè)，并且通過常溫部分的一個(gè)窄孔73、閥73a和管73b繼續(xù)流動(dòng)，并且被供應(yīng)到裝在插入口75中的冷卻器B(74)。
用在本實(shí)施例中的冷卻器B(74)和圖2中的冷卻器B相同。裝在插入口中的冷卻器B(74)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。在由低熱導(dǎo)率材料(如不銹鋼)構(gòu)成的上部外管29和由高熱導(dǎo)率材料(例如磷脫氧銅)構(gòu)成的上部?jī)?nèi)管30之間形成一個(gè)空間31，在空間31中設(shè)置多個(gè)由高熱導(dǎo)率材料(例如無氧銅)構(gòu)成的圓盤狀帶孔的熱傳輸板32，將它們沿軸向?qū)拥饋?。通過焊接、銀焊、擴(kuò)散壓焊、或類似方式使帶孔的板32與上部?jī)?nèi)管30的外表面實(shí)現(xiàn)熱結(jié)合。在圖2中省去了層迭方向中間部分的某些帶孔板32。由無氧銅構(gòu)成的第一加熱段33裝在上部外管29的下端，連接部分通過焊接或類似方式相互氣密地結(jié)合起來。第一加熱段33的外表面是圓柱形的，并且在該外表面和第一低溫法蘭76(圖4)的內(nèi)表面之間的間隙不超過100μm，因此通過停留在插入口75中的氦氣的熱傳導(dǎo)就可以在其間進(jìn)行良好的熱交換。
如圖4所示，冷卻到液氦溫度的氣-液分離器47暴露到液氦容器4的氣相部分，在該容器中的蒸發(fā)氣體在與氣-液分離器47的外表面接觸時(shí)被重新液化，從而使液氦容器4中的壓力，以及該容器內(nèi)液面保持不變。因而不需要重新補(bǔ)充液氦。在拆除冷卻器B(74)時(shí)，由氦氣供應(yīng)閥78供應(yīng)氦氣。
供給管73b和冷卻器B(74)的氦氣來自于致冷機(jī)A的低溫端，這里的雜質(zhì)濃度比致冷機(jī)A的常溫入口部分低，該濃度極低，為幾個(gè)ppb數(shù)量級(jí)。因此，沉積在冷卻器B中的熱傳輸表面上和JT閥上的雜質(zhì)數(shù)量極小，因此幾乎不發(fā)生諸如降低熱傳輸性能和堵塞JT閥這樣的故障。因此冷卻器B(74)的檢修循環(huán)時(shí)間延長(zhǎng)了，并且可降低檢修費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。
如果在冷卻器B(74)中發(fā)生了任何故障，將冷卻器74拆下，用高純度氦氣在常溫下清洗冷卻器74的內(nèi)部以便清除雜質(zhì)，再將冷卻器B裝入插入口75。并且，在冷卻操作期間，可操作致冷機(jī)A。因此，即使在拆除了冷卻器B(74)期間，也可防止熱屏蔽管的溫度升高，并且可防止液氦蒸發(fā)量發(fā)生大的增加。再有，在拆下冷卻器B(74)時(shí)，不需破壞恒溫器內(nèi)的真空，因此檢修費(fèi)用得到大大有益地降低。
勿需在冷卻器B(74)中加入一個(gè)自冷卻致冷機(jī)，冷卻器B(74)可具有緊湊的和重量小的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可降低制造成本，可降低檢修冷卻器B(74)本身的費(fèi)用。
在要對(duì)該冷卻器B(74)進(jìn)行再次安裝時(shí)，通過致冷機(jī)A的連續(xù)運(yùn)行已經(jīng)使第一低溫法蘭76和第二低溫法蘭79進(jìn)行了冷卻，因此可大大地縮短冷卻器B(74)的冷卻時(shí)間。
在冷卻器B(74)的操作期間，氦氣總是流過襯套18和膨脹機(jī)10的第一和第二冷卻級(jí)13和14之間的間隙72a，因此這時(shí)的熱阻就比氦氣平穩(wěn)時(shí)的熱阻低得多。所以，與襯套18熱結(jié)合的熱傳導(dǎo)件5c和6c被冷卻到較低的溫度。因此，熱屏蔽管5a和6a被冷卻到較低的溫度，并且增強(qiáng)了熱屏蔽效應(yīng)，由此即減少了液氦容器4中液氦的蒸發(fā)量。另外，由于熱傳導(dǎo)件5b和6b也被冷卻到較低的溫度，由此降低了冷卻器B(74)的第一和第二加熱段33和38(見圖2)的冷卻溫度，從而增加了冷卻器B(74)的液化冷卻量。因此，即使壓縮用于操作致冷機(jī)A和冷卻器B的能量，也能重新液化液氦的蒸發(fā)氣體，從而節(jié)省了用于操作的電能費(fèi)用。
圖5表示本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例。本實(shí)施例與圖4的第三個(gè)實(shí)施例的區(qū)別在于，將從致冷機(jī)A的低溫端提取的氦氣通過在第一冷卻段13和襯套18之間的間隙加到和襯套18相接的管80中，并且進(jìn)一步通過與插入口75的外表面熱結(jié)合的例如螺旋管型的熱交換器81加到管73b中。在本實(shí)施例中，由于熱傳導(dǎo)從常溫部分沿插入口75的壁漏入插入口75的低溫部分的熱量被熱交換器81中的低溫氦氣消除，因而進(jìn)一步增強(qiáng)了冷卻器B(74)的冷卻性能。
圖6表示本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例。本實(shí)施例與圖4的第三個(gè)實(shí)施例的區(qū)別在于，從致冷機(jī)A的低溫端提取的氦氣是通過在第二冷卻段14下面的一個(gè)襯套加到管82中的，然后通過分別與熱屏蔽管6a和5a熱結(jié)合的熱交換器83和84(例如螺旋管型)、然后再通過熱交換器81加到管73b中。在本實(shí)施例中，由于熱屏蔽管6a和5a可由從致冷機(jī)A的低溫端提取的氦氣直接冷卻，因此可把這些熱屏蔽管冷卻到較低的溫度。因而，可降低液氦蒸發(fā)量，降低冷卻器B(74)的冷卻負(fù)荷，因此降低了操作的電能和運(yùn)行費(fèi)用。在本實(shí)施例中，即使省去熱傳導(dǎo)件5c和6c，也能冷卻熱傳導(dǎo)件6b和5b因此決定襯套18的安裝位置與熱傳導(dǎo)件6b和5b無關(guān)，所以真空容器7的結(jié)構(gòu)有很大的靈活性。
在這些實(shí)施例中，雖然冷卻器B的第一和第二加熱段是通過滯留在插入口內(nèi)的間隙中的氦氣的熱傳導(dǎo)冷卻的，但可在該間隙中提供諸如銦之類的軟金屬來加強(qiáng)冷卻作用，在這種情況下可改善冷卻器B的冷卻性能。在這種情況下，如果第一和第二加熱段每一個(gè)都是錐形的，并且如果和第一和第二加熱段相對(duì)應(yīng)的插入口的那些部分也具有和第一和第二加熱段的形狀相對(duì)應(yīng)的錐形形狀，那么就可獲得較好的冷卻效果。如果在兩個(gè)加熱段都為圓柱形的情況下兩者直徑相同時(shí)，插入口的內(nèi)徑在軸向就可能是均勻的，在這種情況下插入口的結(jié)構(gòu)就可能很簡(jiǎn)單，從而降低了制造成本。
圖7表示本發(fā)明的第六個(gè)實(shí)施例。在排放器85中設(shè)置由銅線或類似物制成的過濾器87和87，這些過濾器被設(shè)置在存在于排放器85中的冷卻物質(zhì)(例如稀土金屬或鉛的化合物或合金)86之下方，該排放器85是裝在致冷機(jī)A的低溫端的，把吸附劑，例如活性碳和分子篩裝在象銅網(wǎng)那樣的過濾篩87和87之間。在本實(shí)施例中，由致冷機(jī)A中的氦氣冷卻到低于15K的溫度的吸附劑88專門用來清除雜質(zhì)中的氫組分，所以進(jìn)一步提高了從窄孔72提取的氦氣的純度，因而，進(jìn)一步減少了積累在或沉積在冷卻器B中的雜質(zhì)數(shù)量，并且延長(zhǎng)了檢修冷卻器B的循環(huán)時(shí)間，因而也就降低了運(yùn)行費(fèi)用。在本實(shí)施例中，盡管吸附劑88是設(shè)置在排放器85中的，但還可以將吸附劑88設(shè)置在空間89中，空間89是在致冷機(jī)A的缸體71的底部和襯套18的底部之間的，在這種情況下可得到類似的效果。
圖8表示本發(fā)明的第七個(gè)實(shí)施例。該實(shí)施例和圖2的實(shí)施例的區(qū)別在于，將一個(gè)諸如活性炭和分子篩之類的吸附劑90設(shè)置在分別位于第一和第二加熱段33和38以及冷卻器B的JT閥之前方的每一個(gè)高壓流路的空間內(nèi)。通過冷卻到各個(gè)溫度水平的吸附劑90把包含在氦氣中的雜質(zhì)去掉，由此就防止了對(duì)各個(gè)熱傳輸板的污染和對(duì)JT閥的堵塞。因此，進(jìn)一步延長(zhǎng)了檢修冷卻器B的循環(huán)時(shí)間，降低了運(yùn)行費(fèi)用。在要進(jìn)行檢修的同時(shí)可將吸附劑90取出，在常溫下使其再生，因此在短時(shí)間內(nèi)就能很容易地完成檢修。
圖9表示本發(fā)明的第八個(gè)實(shí)施例。本實(shí)施例與圖4的第三個(gè)實(shí)施例的區(qū)別在于，使用了一個(gè)包含如圖8所示的吸附劑的冷卻器B(92)，并且在于，獨(dú)立地提供給冷卻器B(92)供應(yīng)氦氣的一個(gè)氦壓縮機(jī)單元93，并且不從致冷機(jī)A的低溫端供應(yīng)氦氣。在本實(shí)施例中，由于包含在冷卻器B(92)中的吸附劑能夠清除從氦壓縮機(jī)單元93供給的氦氣中的雜質(zhì)，因此可防止冷卻器B(92)的污染和堵塞。因此，可延長(zhǎng)冷卻器B的檢修循環(huán)時(shí)間，此外由于致冷機(jī)A是獨(dú)立設(shè)置的，因此即使在壓縮機(jī)單元93中發(fā)生故障時(shí)也可獨(dú)立地操作致冷機(jī)A，由此即可將液氦蒸發(fā)量保持在一個(gè)最低的水平上。
在這些實(shí)施例中，雖然可從常溫部分控制JT閥的開放程度，但也可用一個(gè)設(shè)置在冷卻器B的低溫端內(nèi)的固定的節(jié)流孔來代替該JT閥，在這種情況下可得到類似的效果。
圖10表示本發(fā)明的第九個(gè)實(shí)施例。本實(shí)施例與圖4的第三個(gè)實(shí)施例的區(qū)別在于，從冷卻器B(74)的一個(gè)獨(dú)立的壓縮機(jī)單元93供給的氦氣被熱交換器94冷卻，然后加到與熱傳導(dǎo)件5a結(jié)合的吸附裝置95中，從而可通過填充在吸收裝置95中的吸附劑去除氦氣中的雜質(zhì)，然后氦氣通過要恢復(fù)的熱交換器94進(jìn)入常溫，然后加到管73b中。在本實(shí)施例中，也可將含較少雜質(zhì)的氦氣加到冷卻器B中，因此和常規(guī)的結(jié)構(gòu)相比也延長(zhǎng)了檢修冷卻器B的循環(huán)時(shí)間。
在上述這些實(shí)施例中，雖然液氦冷卻了用作要冷卻的物體的超導(dǎo)磁體，但要冷卻的物體還可以是Josephson電設(shè)備、SQUID設(shè)備、傳感器、或任何其它適當(dāng)設(shè)備，在這種情況下可得到類似的效果。
如上所述，在第三個(gè)和第九個(gè)實(shí)施例中，將包含較少雜質(zhì)的氦氣加到冷卻器B中，冷卻器B勿需使用機(jī)械式動(dòng)作的致冷裝置就能實(shí)現(xiàn)重新液化的功能，這種冷卻器可和致冷卻熱屏蔽管的致冷機(jī)A分開提供。因此，根據(jù)這些實(shí)施例進(jìn)行適當(dāng)選擇，就可得到如下好處(1)由于在不停止致冷機(jī)A的操作情況下就能檢修冷卻器B，所以可以防止在該檢修期間內(nèi)液氦蒸發(fā)量的大幅度增加。
(2)由于在不破壞恒溫器真空的條件就可拆下冷卻器B，所以大大降低了維護(hù)費(fèi)用。
(3)由于可將冷卻器B裝在液氦供應(yīng)口中，因此可通過液氦的蒸發(fā)氣體在固定了冷卻器B后直接地預(yù)冷卻常溫下的冷卻器B。因此可縮短冷卻器B的冷卻時(shí)間。
(4)在冷卻器B中勿需加入自冷卻致冷機(jī)，并且不包含任何機(jī)械式動(dòng)作的致冷裝置。因此降低了冷卻器B的制造成本。
(5)由于從致冷機(jī)A的低溫端提取的并且包括少量雜質(zhì)的氦氣被加到冷卻器B內(nèi)，因此延長(zhǎng)了冷卻器B的檢修的循環(huán)時(shí)間，因而有益地降低了運(yùn)行費(fèi)用。
(6)由于冷卻器B可包含清除雜質(zhì)的吸附裝置，因此可防止冷卻器B的污染和堵塞，從而可延長(zhǎng)檢修的循環(huán)時(shí)間，并且還很容易實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生，由此進(jìn)一步降低了運(yùn)行費(fèi)用。
(7)可以在連通致冷機(jī)A的低溫端和冷卻器B的入口的管道內(nèi)設(shè)置吸附劑。由此進(jìn)一步減少了氦氣中的雜質(zhì)濃度，因而進(jìn)一步延長(zhǎng)了冷卻器B的檢修循環(huán)時(shí)間。
(8)由于從致冷機(jī)A的低溫端提取的氦氣是流過致冷機(jī)A的襯套和致冷機(jī)A的冷卻段之間的間隙的，因此在冷卻段和與襯套結(jié)合的熱傳導(dǎo)件之間的熱阻很小，從而使熱屏蔽管的溫度以及冷卻器B的加熱段的溫度較低。因此，降低了液氦蒸發(fā)量，并且增強(qiáng)了冷卻器B的冷卻性能，并且降低了操作致冷機(jī)A和冷卻器B需消耗的電能數(shù)量，因此降低了運(yùn)行費(fèi)用。
如上所述，按照本發(fā)明可以在常溫條件下供應(yīng)含極少量雜質(zhì)的高壓氦氣，用它作為冷卻器的工作流體。因此，致冷機(jī)和冷卻器可相互分開，可相互獨(dú)立地檢修。因此可降低檢修費(fèi)用。還有，由于可進(jìn)一步降低冷卻器的冷卻溫度，因此可增強(qiáng)冷卻器的液化冷卻性能。因此可降低操作液化致冷機(jī)的壓縮機(jī)的費(fèi)用。因此，可提供包含超導(dǎo)磁體并且運(yùn)行高度可靠的帶有致冷器的液化恒溫器。
權(quán)利要求
1.在一個(gè)帶有液化致冷機(jī)的恒溫器內(nèi)，它在一個(gè)隔熱容器內(nèi)包含一個(gè)要冷卻的物體的及一個(gè)用于冷卻所說要冷卻物體的所說液化致冷機(jī)的低溫端；其改進(jìn)在于其中所說液化致冷機(jī)包括一個(gè)冷卻器和一個(gè)致冷機(jī)；并且所說冷卻器和所說致冷器能夠相互獨(dú)立地安裝和拆開。
2.在一個(gè)帶有液化致冷機(jī)的恒溫器內(nèi)，它在一個(gè)隔熱容器內(nèi)包含一個(gè)要冷卻的物體以及一個(gè)用于冷卻所說要冷卻物體的所說液化致冷機(jī)的低溫端;其改進(jìn)在于其中所說的液化致冷機(jī)包括一個(gè)冷卻器和一個(gè)致冷機(jī)，所說冷卻器包括作為主要部件的一個(gè)熱交換器和一個(gè)膨脹閥;所說致冷機(jī)包括機(jī)械式動(dòng)作的致冷裝置;并且在所說恒溫器內(nèi)的一個(gè)真空容器內(nèi)，所說冷卻器和所說致冷機(jī)通過可拆卸的熱傳導(dǎo)裝置熱連接在一起。
3.在一個(gè)帶有液化致冷機(jī)的恒溫器內(nèi)，它在一個(gè)隔熱容器內(nèi)包含一個(gè)要冷卻的物體以及一個(gè)用于冷卻所說要冷卻物體的所說液化致冷機(jī)的低溫端，并且在所說恒溫器內(nèi)包含一個(gè)超導(dǎo)磁體;所說液化致冷機(jī)被分開成為用于冷卻熱屏蔽板的一個(gè)致冷機(jī)和用于冷卻液化管路的一個(gè)冷卻器;并且在所說恒溫器的一個(gè)真空容器內(nèi)所說冷卻器和所說致冷機(jī)通過一個(gè)熱傳導(dǎo)件按可拆卸方式連接在一起。
4.在一個(gè)帶有液化致冷機(jī)的恒溫器內(nèi)，它在一個(gè)隔熱容器內(nèi)包含一個(gè)要冷卻的物體以及一個(gè)用于冷卻所說要冷卻物體的所說液化致冷機(jī)的低溫端;其改進(jìn)在于其中所說的液化致冷機(jī)是一個(gè)由JT回路構(gòu)成的液化設(shè)備;并且所說液化致冷機(jī)的高壓側(cè)經(jīng)受的工作壓力小于10Kg/cm2。
5.如權(quán)利要求1到4中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的恒溫器，其中在所說恒溫器中的一個(gè)真空容器內(nèi)設(shè)置一個(gè)插入所說冷卻器的口，該真空容器與該真空室隔離開，所說口的低溫部分由熱傳導(dǎo)裝置與液氦容器內(nèi)的蒸發(fā)氣體冷凝表面進(jìn)行連接。
6.如權(quán)利要求1到4中的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的恒溫器，其中所說的冷卻器裝在一個(gè)液氦供應(yīng)口和一個(gè)蒸發(fā)氣體排放口二者中的一個(gè)口內(nèi)，所說冷卻器通過所說供應(yīng)口或所說排放口的一個(gè)壁與所說致冷機(jī)熱連接，并且所說冷卻器的低溫部分暴露至液氦容器中的氣相部分內(nèi)。
7.如權(quán)利要求4所述的恒溫器，其中除所說液化致冷機(jī)外，還提供另一個(gè)用于冷卻一個(gè)屏蔽板的致冷機(jī)，所說兩個(gè)致冷機(jī)通過一個(gè)熱傳導(dǎo)件連在一起。
8.如權(quán)利要求7所述的恒溫器，其中在所說恒溫器內(nèi)的一個(gè)真空容器內(nèi)提供一個(gè)插入所說冷卻器的口，所述真空容器和所述真空室隔開，所說口的低溫部分通過熱傳導(dǎo)裝置與在液氦容器中的蒸發(fā)氣體冷凝表面進(jìn)行連接。
9.如權(quán)利要求7所述的恒溫器，其中所說冷卻器裝在一個(gè)液氦供應(yīng)口和一個(gè)蒸發(fā)氣體排出口二者中的一個(gè)口內(nèi)，所說冷卻器通過所說供應(yīng)口或所說排出口的一個(gè)壁與所說致冷機(jī)熱連接，并且所說冷卻器的低溫部分暴露至液氦容器中的氣相部分。
10.在一個(gè)帶有液化致冷機(jī)的恒溫器內(nèi)，它在一個(gè)隔熱空間內(nèi)包含一個(gè)要冷卻的物體以及一個(gè)用于冷卻所說要冷卻物體的所說液化致冷機(jī)的低溫端;其改進(jìn)在于其中所說的液化致冷機(jī)包括一個(gè)冷卻器和一個(gè)致冷機(jī);并且在所說致冷機(jī)的低溫端和所說冷卻器的常溫端之間提供一條通路以便將其所說低溫端以分開形式流來的工作流體供應(yīng)到所說冷卻器。
11.在一個(gè)帶有液化致冷機(jī)的恒溫器內(nèi)，它在一個(gè)隔熱的空間內(nèi)包含一個(gè)要冷卻的物體以及一個(gè)用于冷卻所說要冷卻物體的所說液化致冷機(jī)的低溫端;其改進(jìn)在于其中所說液化致冷器包括一個(gè)冷卻器和一個(gè)致冷器;并且所說冷卻器是裝在冷卻介質(zhì)供應(yīng)區(qū)之內(nèi)，該冷卻介質(zhì)供應(yīng)區(qū)在該隔熱空間內(nèi)。
12.在一個(gè)帶有液化致冷機(jī)的恒溫器內(nèi)，在一個(gè)包含超導(dǎo)磁體和熱屏蔽件的隔熱空間內(nèi)包含一個(gè)要冷卻的物體以及一個(gè)用于冷卻所說要冷卻物體的所說液化致冷機(jī)的低溫端;其改進(jìn)在于其中所說的液化致冷機(jī)包括一個(gè)冷卻器和一個(gè)用于冷卻所說熱屏蔽板的致冷機(jī);并且所說冷卻器和所說致冷機(jī)按可拆卸方式連接到在所說隔熱空間提供的一個(gè)熱傳導(dǎo)件上。
13.在一個(gè)帶有液化致冷機(jī)的恒溫器內(nèi)，它在一個(gè)隔熱空間內(nèi)包含一個(gè)要冷卻的物體以及一個(gè)用于冷卻所說要冷卻物體的所說液化致冷機(jī)的低溫端;其改進(jìn)在于其中所說的液化致冷機(jī)包括一個(gè)冷卻器和一個(gè)致冷機(jī);并且所說冷卻器按可拆卸方式獨(dú)立地裝在所說隔熱空間內(nèi)。
14.在一個(gè)帶有液化致冷機(jī)的恒溫器內(nèi)，它在一個(gè)隔熱空間內(nèi)包含一個(gè)要冷卻的物體以及一個(gè)用于冷卻所說要冷卻物體的所說液化致冷機(jī)的低溫端;其改進(jìn)在于其中所說的液化致冷機(jī)包括一個(gè)冷卻器和一個(gè)致冷機(jī);所說冷卻器包括作為主要部件的一個(gè)熱交換器和一個(gè)膨脹閥;所說致冷機(jī)包括機(jī)械式動(dòng)作的致冷裝置;提供一條從所說致冷機(jī)的低溫端以分開的形式流向所說冷卻器的常溫端的供應(yīng)工作流體的通路;并且在所說隔熱空間內(nèi)所說冷卻器和所說致冷機(jī)通過可拆卸的熱傳導(dǎo)裝置熱連接在一起。
15.如權(quán)利要求14所述的恒溫器，其中所說致冷機(jī)被插在與所說隔熱空間分隔開的一個(gè)襯套內(nèi)，在所說襯套和所說致冷機(jī)之間提供一個(gè)間隙，并且所說工作流體流過所說間隙。
16.如權(quán)利要求14所述的恒溫器，其中有吸附劑設(shè)置在所說通路內(nèi)。
17.如權(quán)利要求14所述的恒溫器，其中有吸附劑設(shè)置在所說致冷機(jī)的低溫端內(nèi)。
18.在一個(gè)帶有液化致冷機(jī)的恒溫器內(nèi)，它在一個(gè)隔熱空間內(nèi)包含一個(gè)要冷卻的物體以及一個(gè)用于冷卻所說要冷卻物體的所說液化致冷機(jī)的低溫端;其改進(jìn)在于其中所說液化致冷機(jī)包括一個(gè)冷卻器和一個(gè)致冷機(jī);所說冷卻器包括作為主要部件的一個(gè)熱交換器和一個(gè)膨脹閥;所說致冷機(jī)包括機(jī)械式動(dòng)作的致冷裝置;提供加熱裝置以便加熱以分開的形式自所說致冷機(jī)的低溫端流到一個(gè)常溫端的工作流體;提供一條從所說冷卻器的常溫端供應(yīng)所說工作流體的通路;并且在所說隔熱空間內(nèi)，所說冷卻器和所說致冷機(jī)通過可拆卸的熱傳導(dǎo)裝置熱連接在一起。
19.如權(quán)利要求18所述的恒溫器，其中所說的加熱裝置包括一個(gè)在所說隔熱空間內(nèi)設(shè)置的熱屏蔽板。
20.如權(quán)利要求18所述的恒溫器，其中所說的加熱裝置包括一個(gè)在所說隔熱空間內(nèi)設(shè)置的插入管，所說冷卻器插入所說的插入管內(nèi)。
21.在一個(gè)帶有液化致冷機(jī)的恒溫器內(nèi)，它在一個(gè)隔熱的空間內(nèi)包含一個(gè)要冷卻的物體以及一個(gè)用于冷卻所說要冷卻物體的所說液化致冷機(jī)的低溫端;其改進(jìn)在于其中的所說液化致冷機(jī)包括一個(gè)冷卻器和一個(gè)致冷機(jī)，所說冷卻器包括作為主要部件的一個(gè)熱交換器和一個(gè)膨脹閥;所說致冷機(jī)包括機(jī)械式動(dòng)作的致冷裝置;在常溫部分設(shè)置一臺(tái)給所說致冷機(jī)供應(yīng)工作流體的壓縮機(jī);在置于所說隔熱空間內(nèi)的所說致冷機(jī)的低溫端提供用于吸附所說工作流體中雜質(zhì)的一個(gè)吸附裝置;提供一條從所說冷卻器的常溫端通過所說吸附裝置供應(yīng)所說工作流體的通路;并且在所說隔熱空間內(nèi)所說冷卻器和所說致冷機(jī)通過可拆卸的熱傳導(dǎo)裝置熱結(jié)合在一起。
22.在一個(gè)帶有液化致冷機(jī)的恒溫器內(nèi)，它在一個(gè)隔熱的空間內(nèi)包含一個(gè)要冷卻的物體以及一個(gè)用于冷卻所說要冷卻物體的所說液化致冷機(jī)的低溫端;其改進(jìn)在于其中所說的液化致冷機(jī)包括一個(gè)冷卻器和一個(gè)致冷機(jī);所說冷卻器包括作為主要部件的一個(gè)熱交換器和一個(gè)膨脹閥，所說致冷機(jī)包括機(jī)械式動(dòng)作的致冷裝置;所說冷卻器中包含有吸附劑;從安裝在常溫部分的一臺(tái)壓縮機(jī)向所說冷卻器的常溫端供應(yīng)工作流體;并且在所說隔熱空間內(nèi)，所說冷卻器和所說致冷機(jī)通過可拆卸的熱傳導(dǎo)裝置熱連接在一起。
23.在一個(gè)帶有液化致冷機(jī)的恒溫器內(nèi)，它在一個(gè)隔熱的空間內(nèi)包含一個(gè)要冷卻的物體以及一個(gè)用于冷卻所說要冷卻物體的所說液化致冷機(jī)的低溫端;其改進(jìn)在于其中所說的液化致冷機(jī)包括一個(gè)冷卻器和一個(gè)致冷機(jī)，所說冷卻器包括作為主要部件的一個(gè)熱交換器和一個(gè)膨脹閥;所說致冷機(jī)包括機(jī)械式動(dòng)作的致冷裝置;將純度比供應(yīng)到所說致冷機(jī)的常溫端的工作流體純度還需高的一種工作流體供應(yīng)到所說冷卻器的常溫端，并且在所說隔熱空間內(nèi)所說冷卻器和所說致冷機(jī)通過可拆卸的熱傳導(dǎo)裝置熱連結(jié)在一起。
全文摘要
帶有液化致冷機(jī)的恒溫器中，在一個(gè)隔熱容器內(nèi)包含一個(gè)要冷卻的物體以及用于冷卻要冷卻物體的液化致冷機(jī)的低溫端。液化致冷機(jī)包括一個(gè)冷卻器和致冷機(jī)，冷卻器包括作為主要部件的一個(gè)熱交換器和膨脹閥。致冷機(jī)包括機(jī)械式動(dòng)作的致冷裝置。在恒溫器的一個(gè)真空容器內(nèi)冷卻器和致冷機(jī)通過一個(gè)可拆卸的熱傳導(dǎo)件熱連接在一起。由于致冷機(jī)和冷卻器相互分開，則可相互獨(dú)立地檢修，并且冷卻器可具有緊湊和重量輕的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)F17C3/08GK1057329SQ91103860
公開日1991年12月25日 申請(qǐng)日期1991年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月8日
發(fā)明者佐保典英, 根本武夫, 佐伯滿 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所