[发明专利]用于低温冷却浸没在液体制冷剂中的高温超导装置的方法和设备

权利要求书

1.一种高温超导设备，包括：

热绝缘容器，所述热绝缘容器用于容纳液体制冷剂；

热绝缘屏障，所述热绝缘屏障布置在所述容器中，并且限定所述容器内该屏障上方的上隔室和所述容器内该屏障下方的下隔室，并且所述上隔室通过通道互连至所述下隔室，以使所述上隔室和所述下隔室之间压力平衡；

高温超导体，所述高温超导体安装在所述下隔室内，以便浸没在液体制冷剂中；

低温制冷机，所述低温制冷机具有冷头，所述冷头热联接至所述高温超导体，以将所述高温超导体保持在超导转变温度以下；和

温度控制器，在所述上隔室的至少一部分和所述下隔室充注有液体制冷剂的情况下，所述温度控制器用于将所述上隔室中的液体制冷剂的温度保持在至少该液体制冷剂在大气压力下沸点的温度；

其中，所述温度控制器包括用于控制从所述上隔室至所述下隔室的热量流动的热流控制装置。

2.如权利要求1所述的高温超导设备，其中，所述热流控制装置包括处于所述屏障中的至少一个可调节开口。

3.如权利要求2所述的高温超导设备，其中，所述可调节开口能够使来自所述下隔室的液体制冷剂与所述上隔室中的液体制冷剂混合。

4.如权利要求2所述的高温超导设备，其中，所述容器被密封以将该容器内的气体压力保持在至少大气压力的压力，并且所述温度控制器包括机械致动器，所述机械致动器联接至所述可调节开口，并且响应于气体压力的增加由所述容器内的气体压力致动以增大所述屏障中的所述可调节开口。

5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的高温超导设备，其中，所述热流控制装置包括用于使液体制冷剂在所述下隔室和所述上隔室之间循环的泵。

6.如权利要求1至4中任一权利要求所述的高温超导设备，其中，所述热流控制装置包括用于使来自所述下隔室的液体制冷剂与所述上隔室中的液体制冷剂混合的混合器。

7.如权利要求1至4中任一权利要求所述的高温超导设备，其中，所述容器被密封以将该容器内的气体压力保持在至少大气压力的压力，并且所述温度控制器包括用于感测所述容器内气体压力的压力传感器，并且所述温度控制器响应于感测到的气体压力来控制所述上隔室中的液体制冷剂的温度，以将由所述压力传感器感测到的气体压力保持在设定点压力。

8.如权利要求1至4中任一权利要求所述的高温超导设备，其中，所述温度控制器包括用于感测所述上隔室中液体制冷剂的温度的温度传感器，并且所述温度控制器响应于由所述温度传感器感测到的温度来控制所述上隔室中液体制冷剂的温度，以将由所述温度传感器感测到的温度保持在设定点温度。

9.如权利要求1至4中任一权利要求所述的高温超导设备，其中，所述温度控制器包括用于选择性地向所述上隔室中的液体制冷剂供给热量的电加热器。

10.如权利要求1至4中任一权利要求所述的高温超导设备，其中，所述温度控制器包括另一低温制冷机，所述另一低温制冷机具有用于选择性地从所述上隔室中的液体制冷剂移除热量的冷头。

11.一种操作高温超导设备的方法，所述设备具有：热绝缘容器，所述热绝缘容器容纳液体制冷剂；热绝缘屏障，所述热绝缘屏障布置在所述容器中，并且限定所述容器内该屏障上方的上隔室和所述容器内该屏障下方的下隔室，并且所述上隔室通过通道互连至所述下隔室，以使所述上隔室和所述下隔室之间压力平衡；液体制冷剂，所述液体制冷剂容纳于所述下隔室中和所述上隔室的至少一部分中；高温超导体，所述高温超导体安装在所述下隔室内，并且浸没在所述液体制冷剂中；和低温制冷机，所述低温制冷机具有冷头，所述冷头热联接至所述高温超导体，以将所述高温超导体保持在超导转变温度以下，所述方法包括将所述上隔室中的液体制冷剂的温度保持在至少该液体制冷剂在大气压力下沸点的温度；

其中，所述方法还包括通过控制从所述上隔室至所述下隔室的热量流动来保持所述上隔室中的液体制冷剂的温度。