[发明专利]热虹吸冷却系统和方法

说明书

背景技术

该发明公开一般涉及磁共振成像（MRI）系统，并且更确切地来说涉及用于将MRI系统中的超导磁体冷却的热虹吸（thermosiphon）冷却系统和方法。

超导磁体用于在MRI系统中产生磁场。在一些方法中，恒定地将来自电源的电流应用到超导磁体以产生磁场。但是，产生此类强磁场需要恒定地提供数百安培范围的电流。这种向超导磁体恒定地提供电流增加了MRI系统的运行成本。

再者，在某些其他技术中，超导磁体可能承受MRI系统中的不同热负荷。期望将这些热负荷从超导单元转移走以便将超导磁体保持在制冷温度处并使超导磁体在超导状态中工作。再者，还期望以最优方式将热从超导磁体消散以将超导磁体从常态过渡到超导状态而不会有MRI系统中制冷剂的高蒸发。

在常规系统中，超导磁体/线圈被封装在氦容器中，此氦容器包含约1500至约2000升液氦（He）以提供超导磁体/线圈的沉浸冷却。因为此布置采用具有数千升液态He的大容器，所以此布置不仅制造昂贵，而且对于运输和安装在期望位置处（如诊断中心）也显得笨重。此外，输送至远距离位置的数千升液态He的再填充可能是不方便的。

而且，这些系统中的液态He有时可能在猝熄（quench）事件期间蒸发。蒸发的氦从沉浸磁体线圈的制冷剂缸中逃逸。因此，每次猝熄事件之后，要再填充液态He并进行磁体的重新斜变（re-ramp），这是成本高昂且耗时的情况。此外，在常规磁装置中，需要复杂的外部排气系统以在磁体和/或开关猝熄之后经由排气管组将如蒸发的He的气体排出。但是，这些排气管难以安装。而且，在一些情况中，He的排气可能存在环境或管理问题。因此，常规MRI磁体设计及其冷却布置可能造成特殊安装要求、某些区域中无法安装这些系统以及高维护成本。

发明内容

简要来说，根据本技术的一个方面，提出一种热虹吸冷却系统。该热虹吸冷却系统包括贮存器，该贮存器具有配置成存储液态冷却剂的第一部分。该热虹吸冷却系统还包括管道单元，该管道单元耦合到贮存器且设置成与要冷却的至少一个超导单元相邻，并且配置成从贮存器的第一部分接收液态冷却剂，并使接收的液态冷却剂在管道单元内循环以消散至少一个超导单元产生的热。通过改变管道单元的不同部分处的接收的液态冷却剂的密度来使接收的液态冷却剂在管道单元内循环。

根据本技术的又一些方面，提出一种用于将超导单元冷却的方法。该方法包括将液态冷却剂存储在贮存器的第一部分中。该方法还包括将管道单元的一端耦合到至少一个超导单元并将管道的另一端耦合到贮存器。该方法还包括由管道单元从贮存器的第一部分接收液态冷却剂。此外，该方法包括使得接收的液态冷却剂在管道单元内循环以消散至少一个超导单元产生的热。通过改变管道单元的不同部分处的接收的液态冷却剂的密度来使接收的液态冷却剂在管道单元内循环。

根据本技术的另一个方面，提出一种系统。该系统包括配置成产生磁场的至少一个超导单元。该系统还包括热虹吸冷却子系统，该热虹吸冷却子系统耦合到超导单元且配置成消散在超导单元产生磁场的同时产生的热。该热虹吸冷却子系统包括贮存器，该贮存器具有配置成存储液态冷却剂的第一部分。该热虹吸冷却子系统还包括管道单元，该管道单元耦合到贮存器且设置成与要冷却的至少一个超导单元相邻，并且配置成从贮存器的第一部分接收液态冷却剂，并使接收的液态冷却剂在管道单元内循环以消散至少一个超导单元产生的热。通过改变管道单元的不同部分处的接收的液态冷却剂的密度来使接收的液态冷却剂在管道单元内循环。

根据本技术的又一个方面，提出一种用于对至少一个超导单元冷却的热虹吸冷却套件。该套件包括贮存器，该贮存器具有配置成存储液态冷却剂的第一部分。该套件还包括管道单元，该管道单元耦合到贮存器且设置成与要冷却的至少一个超导单元相邻，并且配置成从贮存器的第一部分接收液态冷却剂，并使接收的液态冷却剂在管道单元内循环以消散至少一个超导单元产生的热。通过改变管道单元的不同部分处的接收的液态冷却剂的密度来使接收的液态冷却剂在管道单元内循环。

附图说明

当参考附图阅读下文详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，在所有附图中，相似的符号表示相似部件，其中：

图1是根据本技术的多个方面的热虹吸冷却系统的剖面图；

图2是根据本技术的其他多个方面的热虹吸冷却系统的另一个实施例的剖面图；

图3是根据本技术的多个方面的、具有歧管和热交换器的图2的热虹吸冷却系统的剖面图；