阅读说明：本技术 磁共振设备的冷却系统及磁共振设备 (Cooling system of magnetic resonance equipment and magnetic resonance equipment ) 是由 薛廷强 陈平 于 2019-01-31 设计创作，主要内容包括：磁共振设备的冷却系统,其包括用于与磁共振设备的发热元件进行热交换的第二冷却回路(200)和用于与第二冷却回路进行热交换的第一冷却回路(100)。冷却系统还包括第一冷却装置(20)及第二冷却装置(30)。第一冷却装置包括第一冷却箱(21)及换热管(23)。第一冷却装置内填充有第一相变蓄热体(70)。第二冷却装置包括第二冷却箱(31)、二次循环流体管(33)及一次循环流体管(36)。第二冷却箱内填充有第二相变蓄热体(80)。该冷却系统通过第一冷却装置及第二冷却装置实现了对循环流体的非耗能方式的二次阶梯降温,藉此降低了该冷却系统的工作耗能。此外,还提供了包括该冷却系统的磁共振设备。(A cooling system of a magnetic resonance apparatus comprises a second cooling circuit (200) for exchanging heat with a heat generating element of the magnetic resonance apparatus and a first cooling circuit (100) for exchanging heat with the second cooling circuit. The cooling system further comprises a first cooling device (20) and a second cooling device (30). The first cooling device comprises a first cooling box (21) and a heat exchange pipe (23). The first cooling device is filled with a first phase change heat accumulator (70). The second cooling device comprises a second cooling box (31), a secondary circulating fluid pipe (33) and a primary circulating fluid pipe (36). The second cooling tank is filled with a second phase change heat accumulator (80). The cooling system realizes secondary stepped cooling of the circulating fluid in a non-energy-consumption mode through the first cooling device and the second cooling device, so that the working energy consumption of the cooling system is reduced. Furthermore, a magnetic resonance apparatus comprising the cooling system is provided.)

磁共振设备的冷却系统及磁共振设备

技术领域

本发明涉及一种磁共振设备的冷却系统，尤其是更为节能的冷却系统及包括该冷却系统的磁共振设备。

背景技术

磁共振设备具有多种发热元件，如磁体冷头压缩机及梯度线圈等。在使用中，为使发热元件在电性能稳定的温度下运行，需要对这些发热元件进行冷却。针对上述情况，多采用定频或变频制冷系统实施降温，但磁共振设备的运行过程为非连续模式，短期运行时所需功率大，能耗较高，发热量较高，而非工作状态系统能耗较小，发热量较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁共振设备的冷却系统，其可有效降低对所需冷却系统的需求且可实现平稳、快速降温。

本发明的另一个目的是提供一种磁共振设备，其冷却系统可有效降低冷却系统的运行能耗且可实现平稳、快速降温。

本发明提供了磁共振设备的冷却系统，该冷却系统包括用于与磁共振设备的发热元件进行热交换的第二冷却回路和用于与第二冷却回路进行热交换的第一冷却回路。冷却系统包括一个第一冷却装置及一个第二冷却装置。第一冷却装置包括一个第一冷却箱及一个换热管。第一冷却箱内填充有一个第一相变蓄热体。换热管穿设于第一冷却箱并接触第一相变蓄热体。换热管连通第二冷却回路。第二冷却装置包括一个第二冷却箱、一个二次循环流体管及一个一次循环流体管。第二冷却箱内填充有一个第二相变蓄热体。二次循环流体管穿设于第二冷却箱并接触第二相变蓄热体。二次循环流体管连通第二冷却回路。第二相变蓄热体的相变温度低于第一相变蓄热体的相变温度。一次循环流体管穿设于第二冷却箱并接触第二相变蓄热体。一次循环流体管连通第一冷却回路。

该冷却系统通过第一冷却装置及第二冷却装置实现了对循环流体的非耗能方式的二次阶梯降温，藉此降低了该冷却系统的工作耗能，减小了运营成本同时保证了平稳、快速降温。

在冷却系统的另一种示意性实施方式中，一次循环流体管与二次循环流体管通过导热件进行接触导热。

在冷却系统的再一种示意性实施方式中，换热管位于第一冷却箱内的部分迂回地延伸，和/或二次循环流体管位于第二冷却箱内的部分迂回地延伸，和/或一次循环流体管位于第二冷却箱内的部分迂回地延伸。以使换热管、二次循环流体管和/或一次循环流体管与相变蓄热体的接触更为充分，提高制冷效率。

在冷却系统的还一种示意性实施方式中，换热管位于第一冷却箱内的部分形成多个翅片，和/或二次循环流体管位于第二冷却箱内的部分形成多个翅片，和/或一次循环流体管位于第二冷却箱内的部分形成多个翅片。可增大换热管、二次循环流体管和/或一次循环流体管的换热面积，提高制冷效率。

在冷却系统的还一种示意性实施方式中，冷却系统还包括一个压缩制冷装置。压缩制冷装置与第一冷却回路连通。以产生一次循环流体管中的冷却流体。

在冷却系统的还一种示意性实施方式中，第一相变蓄热体和第二相变蓄热体由相变材料构成。第一相变蓄热体的相变温度为19℃至22℃或23℃至25℃。第二相变蓄热体的相变温度6℃至9℃或10℃至12℃。以便于磁共振设备运行时的降温。同时，可有效缓解磁共振设备运行时的温度波动。

在冷却系统的还一种示意性实施方式中，第一相变蓄热体的相变材料为石蜡、棕榈酸甲酯或硬脂酸酯。第二相变蓄热体的相变材料为含NH₄Cl和KCl的共晶盐Na₂SO₄-10H₂O、水癸酸与月桂酸的混合物或石蜡油，水癸酸与月桂酸的混合物中水癸酸与月桂酸的质量比为65:35，且含有10％的甲基水杨酸。其成本较低。

在冷却系统的再一种示意性实施方式中，第一相变蓄热体或第二相变蓄热体的相变材料中混杂有填料；填料包括氧化铝粉、石墨粉和/或氮化铝粉。

本发明还提供了一种磁共振设备，其包括一个发热元件及上述的冷却系统。第二冷却回路能够与发热元件热交换。该冷却系统通过第一冷却装置及第二冷却装置实现了对循环流体的非耗能方式的二次阶梯降温，藉此降低了该冷却系统的工作耗能，减小了运营成本同时保证了平稳、快速降温。

在磁共振设备的另一种示意性实施方式中，发热元件为磁体冷头压缩机、梯度线圈、梯度功率放大器或射频功率放大器。藉此可适用于磁共振设备主要部件的降温。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为磁共振设备的冷却系统的一种示意性实施方式的组成示意图。

图2为图1所示的第一冷却装置的局部剖视图。

图3用于说明图2所示的翅片的结构。

图4为磁共振设备的冷却系统的另一种示意性实施方式的组成示意图。

标号说明

10 吸热装置

11 流体通道

12 通道出口

13 通道入口

20 第一冷却装置

21 第一冷却箱

22 第一热交换腔

23 换热管

24 管道入口

25 管道出口

26，39 翅片

30 第二冷却装置

31 第二冷却箱

32 第二热交换腔

33 二次循环流体管

34 二次循环流体管的管道入口

35 二次循环流体管的管道出口

36 一次循环流体管

37 冷媒管道接口

38 冷媒管道接口

40 压缩制冷装置

41、42 冷却循环端

50 发热元件

60 驱动泵

70 第一相变蓄热体

80 第二相变蓄热体

100 第一冷却回路

200 第二冷却回路

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

在本文中，“第一”、“第二”等并非表示其重要程度或顺序等，仅用于表示彼此的区别，以利文件的描述。

图1为磁共振设备的冷却系统的一种示意性实施方式的组成示意图。磁共振设备包括发热元件50。如图1所示，冷却系统包括用于与磁共振设备的发热元件50进行热交换的第二冷却回路200和用于与第二冷却回路200进行热交换的第一冷却回路100。冷却系统还包括一个第一冷却装置20及一个第二冷却装置30。其中在第二冷却回路200中设置有与磁共振设备的发热元件50进行热交换的吸热装置10。吸热装置10具有一个流体通道11。流体通道11具有一个通道入口13及一个通道出口12。吸热装置10用于与发热元件50热交换并将热量传递给流体通道11容纳的流体。

吸热装置10靠近发热元件50设置，以与发热元件50进行充分的热交换。也可以将吸热装置10与发热元件50设计为一体结构。例如当发热元件50为梯度线圈时，吸热装置10可设计成围绕梯度线圈的导线设置，使流体通道11环绕在导线的外围，从而起到较好的降温作用。

第一冷却装置20包括一个第一冷却箱21及一个换热管23。第一冷却箱21内填充有一个第一相变蓄热体70。具体为在第一冷却箱21内具有一个第一热交换腔22。第一相变蓄热体70设置于第一热交换腔22。换热管23穿设于第一冷却箱21，且换热管23位于第一热交换腔22的部分接触第一相变蓄热体70。换热管23的管道入口24连通流体通道11的通道出口12。以使换热管连通第二冷却回路200。

第二冷却装置30包括一个第二冷却箱31、一个二次循环流体管33及一个一次循环流体管36。第二冷却箱31内填充有一个第二相变蓄热体80。具体为在第二冷却箱31内具有一个第二热交换腔32。第二相变蓄热体80设置于第二热交换腔32。二次循环流体管33穿设于第二冷却箱31，且二次循环流体管33位于第二热交换腔32的部分接触第二相变蓄热体80。二次循环流体管33的管道入口34连通换热管23的管道出口25，二次循环流体管33的管道出口35连通流体通道11的通道入口13。第二相变蓄热体80的相变温度低于第一相变蓄热体70的相变温度。

一次循环流体管36穿设于第二冷却箱31，且一次循环流体管36位于第二热交换腔32的部分接触第二相变蓄热体80。一次循环流体管36连通所述第一冷却回路100。但不限于此，在其他示意性实施方式中，在一次循环流体管36的两端可分别具有一个冷媒管道接口37、38。冷媒管道接口37、38用于与冷源连接。

第一相变蓄热体70及第二相变蓄热体80具有很高的潜热，例如由相变材料构成。换热管23扩散出的热量会通过接触导热使第一相变蓄热体70温度升高达到相变温度并产生相变。二次循环流体管33扩散出的热量会通过接触导热使第二相变蓄热体80温度升高达到相变温度并产生相变。在此相变过程中第一相变蓄热体70及第二相变蓄热体80维持在相变温度同时大量吸收热量。一次循环流体管36会通过接触导热吸收第二相变蓄热体80及二次循环流体管33扩散出的热量。

在本示意性实施方式中，冷却系统还包括驱动泵60，其连接换热管23的管道出口25和二次循环流体管33的管道入口34，以实现流体在管路中的循环流动。但不限于此，在其他示意性实施方式中，还可以在管路中设置其他流体驱动装置。

在该冷却系统使用时，吸热装置10吸收发热元件50产生的热量，并将热量传递给流体通道11容纳的流体。驱动泵60驱动流体流动，使流体通道11中已吸收热量的流体到达第一冷却装置20的换热管23。换热管23与第一相变蓄热体70进行热交换，藉此换热管23内流体的热量传递给第一相变蓄热体70并实现自身降温。换热管23中降温后的流体在驱动泵60的驱动下进入第二冷却装置30的二次循环流体管33，二次循环流体管33与第二相变蓄热体80进行热交换，藉此二次循环流体管33内流体的热量传递给第二相变蓄热体80并实现自身降温。从第二冷却装置30中降温后的流体返回流体通道11再次吸热。通过如此循环来实现对磁共振设备中发热元件50的冷却。当第二冷却装置30的冷媒管道接口37、38与冷源连接后，可通过一次循环流体管36对第二相变蓄热体80及二次循环流体管33进行间接或直接降温，以提高第二冷却装置30的降温能力。

该冷却系统通过第一冷却装置20及第二冷却装置30实现了对循环流体的非耗能方式的二次阶梯降温，藉此降低了该冷却系统的工作耗能，减小了运营成本同时保证了平稳、快速降温。

在本示意性实施方式中，第一相变蓄热体70及第二相变蓄热体80由相变材料构成。在其他示意性实施方式中，相变材料中混杂有填料，如金属及其复合物、氧化铝粉、石墨粉和/或氮化铝粉，藉此可提高导热率。但不限于此，在其他示意性实施方式中，相变材料还可以以吸附于导热多孔陶瓷、吸附于膨胀石墨或吸附于泡沫铝的形式存在，同样可以提高导热率。

在本示意性实施方式中，第一相变蓄热体70的相变材料为石蜡、棕榈酸甲酯或硬脂酸酯。第二相变蓄热体80的相变材料为含NH₄Cl和KCl的共晶盐Na₂SO₄-10H₂O等、水癸酸与月桂酸的混合物或石蜡油；水癸酸与月桂酸的混合物中水癸酸与月桂酸的质量比为65:35，且含有10％的甲基水杨酸。藉此可降低成本。第一相变蓄热体70的相变温度为19℃至22℃或23℃至25℃。第二相变蓄热体80的相变温度为6℃至9℃或10℃至12℃。上述相变材料的相变温度为磁共振设备在使用及运行过程中优选的温度区间。在此温度区间内，在保证对磁共振设备进行有效降温的同时还可更为节能。藉此可在较低温度时通过相变蓄热。但不限于此，在其他示意性实施方式中，相变材料的种类和相变温度可根据需要调整。

在本示意性实施方式中，冷却系统仅设置有一个吸热装置10、一个第一冷却装置20及一个第二冷却装置30，但不限于此，在其他示意性实施方式中，吸热装置10、第一冷却装置20及第二冷却装置30的数量还可根据需要调整，其沿一个循环管路布置。

如图1所示，在本示意性实施方式中，换热管23位于第一热交换腔22的部分迂回地延伸。这种结构增加了换热管23的热交换管路长度并增大了管路的热交换接触面积。使流体流经换热管23时，可通过换热管23的管壁与第一相变蓄热体70进行充分的热交换。同理，二次循环流体管33和一次循环流体管36位于第二热交换腔32的部分也迂回地延伸。在其他示意性实施方式中，换热管23、二次循环流体管33及一次循环流体管36的形状可根据需要设置，例如为直线型。

图2为图1所示的第一冷却装置20的局部剖视图。如图2所示，在本示意性实施方式中，换热管23位于第一冷却箱21内的部分形成多个翅片26，具体为换热管23朝向第一热交换腔22的表面形成多个翅片26。翅片26例如沿换热管23的表面依次、均匀设置。换热管23中的流体的热量经过翅片26传导至第一相变蓄热体70。通过翅片26增大了与第一相变蓄热体70的接触面积，提高了降温速度及热交换效率。同理，二次循环流体管，和/或一次循环流体管36位于第二冷却箱31内的部分形成多个翅片39，具体为二次循环流体管33及一次循环流体管36朝向第二热交换腔32的表面也可形成多个翅片，以增大与第二相变蓄热体80的接触面积，提高降温速度及热交换效率。

图3用于说明图2所示的翅片的结构。如图3所示，各翅片26环绕换热管23的管道设置，以提高换热面积。

在示意性实施方式中，一次循环流体管36与二次循环流体管33通过导热件进行接触导热。上述导热件可以为导热板。一次循环流体管36与二次循环流体管33可通过焊接在同一导热板上的方式实现导热。也可通过将一次循环流体管36与二次循环流体管33穿设于同一导热板上的方式，通过导热板实现一次循环流体管36与二次循环流体管33的热交换。但不限于此，在其他示意性实施方式中，上述导热结构可根据需要进行设置及调整。藉此可提高热量从二次循环流体管33至一次循环流体管36的导热效率。

图4为磁共振设备的冷却系统的另一种示意性实施方式的组成示意图。本示意性实施方式的冷却系统与图1所示的冷却系统的相同或相似之处在此不再赘述，与之不同的是：该冷却系统还包括一个压缩制冷装置40。压缩制冷装置40的一个冷却循环端41和第二冷却装置30的一个冷媒管道接口37连通。另一个冷却循环端42和第二冷却装置30的另一个冷媒管道接口38连通。压缩制冷装置40用于将流经其的流体制冷，以产生所述一次循环流体管(36)中的冷却流体。

在使用时，可根据需要开启或关闭压缩制冷装置40。即，当第一冷却装置20及第二冷却装置30可满足制冷需求时关闭压缩制冷装置40，当第一冷却装置20及第二冷却装置30无法满足制冷需求时，通过压缩制冷装置40补充，以达到降温需求。例如：当磁共振设备处于"扫描"状态时，其降温需求超过第一冷却装置20及第二冷却装置30的降温能力，可采用压缩制冷装置40与第一冷却装置20及第二冷却装置30同时工作的模式。当磁共振设备处于“停机”(扫描功能关闭)的状态时，可采用第一冷却装置20及第二冷却装置30单独工作的模式。藉此提高了冷却系统的灵活性。同时，二次降温也可有效避免冷却流体在降温时的大幅波动，从而在磁共振设备的各种运行状态时，发热元件可稳定工作在适合的温度区间内，藉此使磁共振设备的成像质量及运行状态更为稳定。

本发明还提供了一种磁共振设备，在一种示意性实施方式中，其包括图1所示的冷却系统及发热元件50。第二冷却回路200能够通过吸热装置10与发热元件50热交换并将热量传递给流体通道11容纳的流体。该冷却系统通过第一冷却装置20及第二冷却装置30实现了对循环流体的非耗能方式的二次阶梯降温，藉此降低了该冷却系统的工作耗能，减小了运营成本同时保证了平稳、快速降温。

在示意性实施方式中，吸热装置10能够与发热元件50接触导热。该接触导热可以是直接的接触导热，也可以是通过第三方的间接的接触导热，但不限于此。发热元件50例如为磁体冷头压缩机、梯度线圈、梯度功率放大器或射频功率放大器。

应当理解，虽然本说明书是按照各个方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。