[發明專利]用于低溫冷卻浸沒在液體制冷劑中的高溫超導裝置的方法和設備

有效

• 申請號: 201580043419.8
• 申請日: 2015-07-06
• 公開（公告）號: CN106663735B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: M·斯坦斯
• 申請（專利權）人: 維多利亞互聯有限公司
• 主分類號: H01L39/02
• 分類號: H01L39/02;H01F6/04;F25D3/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 趙培訓

1.一種高溫超導設備，包括：

熱絕緣容器，所述熱絕緣容器用于容納液體制冷劑；

熱絕緣屏障，所述熱絕緣屏障布置在所述容器中，并且限定所述容器內該屏障上方的上隔室和所述容器內該屏障下方的下隔室，并且所述上隔室通過通道互連至所述下隔室，以使所述上隔室和所述下隔室之間壓力平衡；

高溫超導體，所述高溫超導體安裝在所述下隔室內，以便浸沒在液體制冷劑中；

低溫制冷機，所述低溫制冷機具有冷頭，所述冷頭熱聯接至所述高溫超導體，以將所述高溫超導體保持在超導轉變溫度以下；和

溫度控制器，在所述上隔室的至少一部分和所述下隔室充注有液體制冷劑的情況下，所述溫度控制器用于將所述上隔室中的液體制冷劑的溫度保持在至少該液體制冷劑在大氣壓力下沸點的溫度；

其中，所述溫度控制器包括用于控制從所述上隔室至所述下隔室的熱量流動的熱流控制裝置。

2.如權利要求1所述的高溫超導設備，其中，所述熱流控制裝置包括處于所述屏障中的至少一個可調節開口。

3.如權利要求2所述的高溫超導設備，其中，所述可調節開口能夠使來自所述下隔室的液體制冷劑與所述上隔室中的液體制冷劑混合。

4.如權利要求2所述的高溫超導設備，其中，所述容器被密封以將該容器內的氣體壓力保持在至少大氣壓力的壓力，并且所述溫度控制器包括機械致動器，所述機械致動器聯接至所述可調節開口，并且響應于氣體壓力的增加由所述容器內的氣體壓力致動以增大所述屏障中的所述可調節開口。

5.如權利要求1至4中任一權利要求所述的高溫超導設備，其中，所述熱流控制裝置包括用于使液體制冷劑在所述下隔室和所述上隔室之間循環的泵。

6.如權利要求1至4中任一權利要求所述的高溫超導設備，其中，所述熱流控制裝置包括用于使來自所述下隔室的液體制冷劑與所述上隔室中的液體制冷劑混合的混合器。

7.如權利要求1至4中任一權利要求所述的高溫超導設備，其中，所述容器被密封以將該容器內的氣體壓力保持在至少大氣壓力的壓力，并且所述溫度控制器包括用于感測所述容器內氣體壓力的壓力傳感器，并且所述溫度控制器響應于感測到的氣體壓力來控制所述上隔室中的液體制冷劑的溫度，以將由所述壓力傳感器感測到的氣體壓力保持在設定點壓力。

8.如權利要求1至4中任一權利要求所述的高溫超導設備，其中，所述溫度控制器包括用于感測所述上隔室中液體制冷劑的溫度的溫度傳感器，并且所述溫度控制器響應于由所述溫度傳感器感測到的溫度來控制所述上隔室中液體制冷劑的溫度，以將由所述溫度傳感器感測到的溫度保持在設定點溫度。

9.如權利要求1至4中任一權利要求所述的高溫超導設備，其中，所述溫度控制器包括用于選擇性地向所述上隔室中的液體制冷劑供給熱量的電加熱器。

10.如權利要求1至4中任一權利要求所述的高溫超導設備，其中，所述溫度控制器包括另一低溫制冷機，所述另一低溫制冷機具有用于選擇性地從所述上隔室中的液體制冷劑移除熱量的冷頭。

11.一種操作高溫超導設備的方法，所述設備具有：熱絕緣容器，所述熱絕緣容器容納液體制冷劑；熱絕緣屏障，所述熱絕緣屏障布置在所述容器中，并且限定所述容器內該屏障上方的上隔室和所述容器內該屏障下方的下隔室，并且所述上隔室通過通道互連至所述下隔室，以使所述上隔室和所述下隔室之間壓力平衡；液體制冷劑，所述液體制冷劑容納于所述下隔室中和所述上隔室的至少一部分中；高溫超導體，所述高溫超導體安裝在所述下隔室內，并且浸沒在所述液體制冷劑中；和低溫制冷機，所述低溫制冷機具有冷頭，所述冷頭熱聯接至所述高溫超導體，以將所述高溫超導體保持在超導轉變溫度以下，所述方法包括將所述上隔室中的液體制冷劑的溫度保持在至少該液體制冷劑在大氣壓力下沸點的溫度；

其中，所述方法還包括通過控制從所述上隔室至所述下隔室的熱量流動來保持所述上隔室中的液體制冷劑的溫度。