一種基于固氮的高溫超導制冷設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及制冷裝置的技術領域，具體涉及一種基于固氮的高溫超導制冷設備。
【背景技術】
[0002]超導現象是指當溫度降低到一定程度，金屬的電阻會突然消失變為零的現象，將具有這種臨界溫度的材料稱為高溫超導體。高溫超導的發現和應用在眾多領域中具有非常突出的優點和不可取代的作用。但是由于高溫超導的應用需使得高溫超導體處于接近絕對零度的環境中才可應用，故其應用會遇到制冷的問題。
[0003]傳統的高溫超導體在使用過程中的制冷技術一般采用兩種方式進行制冷。一種方式為直接采用大功率的GM制冷機進行持續制冷以保持高溫超導體的工作溫度，但在持續制冷的過程中成本較高，不利于廣泛使用。另一種方式為通過采用液氮的加注來制冷，但在使用液氮進行制冷的過程中，需對液氮進行周期性加入，使用過程繁瑣不便，同樣也不利于廣泛使用。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種基于固氮的高溫超導制冷設備，用于解決高溫超導體在使用過程中傳統的制冷技術成本較高或使用過程繁瑣而適用范圍受到局限的問題。
[0005]為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案:一種基于固氮的高溫超導制冷設備，所述基于固氮的高溫超導制冷設備包括制冷電機和制冷機身，所述制冷電機設置在所述制冷機身的頂部，其中，
[0006]所述制冷機身包括冷頭、抽真空裝置和保溫裝置，所述抽真空裝置設置在所述制冷電機的底部，所述保溫裝置與所述抽真空裝置連接并設置在所述抽真空裝置的底部，所述冷頭的第一端與所述制冷電機連接，所述冷頭的第二端伸入所述抽真空裝置中設置，且所述冷頭的第二端還連接有導冷線，所述導冷線伸入所述保溫裝置的內部；
[0007]所述保溫裝置內設置有高溫超導體，所述保溫裝置內的高溫超導體周圍填充有固氮。
[0008]優選地，所述保溫裝置包括保溫瓶以及設置在所述保溫瓶內部的一級儲熱器和二級儲熱器，所述一級儲熱器的外壁上覆蓋有防輻射屏，所述二級儲熱器設置在所述一級儲熱器的正上方，所述一級儲熱器和所述二級儲熱器均與所述保溫瓶的內壁之間形成空腔，所述空腔與所述抽真空裝置的內腔連通，
[0009]所述一級儲熱器內填充有固氮，所述二級儲熱器內填充有冷凝體，
[0010]所述導冷線包括第一導冷線和第二導冷線，所述第一導冷線伸入所述一級儲熱器中設置，所述第二導冷線伸入所述二級儲熱器中設置，位于所述冷頭和所述一級儲熱器之間的部分所述第一導冷線包裹有絕熱層。
[0011]進一步地，所述防輻射屏的表面還覆蓋由絕熱支撐材料制成的支撐板。
[0012]優選地，所述保溫瓶為杜瓦瓶，所述二級儲熱器中的冷凝體為冰。
[0013]進一步地，所述基于固氮的高溫超導制冷設備還包括保溫基座，所述保溫基座與所述一級儲熱器連接且設置在所述一級儲熱器的正下方，所述保溫基座呈梯形，所述保溫基座的內腔中填充有蜂窩狀絕熱材料。
[0014]進一步地，所述一級儲熱器上還設置有溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述制冷電機連接。
[0015]優選地，所述抽真空裝置包括抽真空上部件和抽真空下部件，所述抽真空上部件和所述抽真空下部件通過真空密封件進行連接，以形成抽真空裝置封閉的內部腔體，所述抽真空上部件的外壁上設置有與內部腔體連通的抽真空管。
[0016]進一步地，所述制冷電機通過支撐件固定在所述抽真空裝置的頂端，所述支撐件包括支撐柱和支撐塊，所述支撐柱連接所述支撐塊和所述抽真空裝置，所述制冷電機安裝在所述支撐塊上，所述支撐塊和所述抽真空裝置之間還設置有緩沖件。
[0017]相對于現有技術，本發明所述的基于固氮的高溫超導制冷設備具有以下優勢:本發明基于固氮的高溫超導制冷設備包括抽真空裝置和保溫裝置，在抽真空裝置的作用下可使抽真空裝置的內腔及保溫裝置的內腔均呈真空狀態，保溫裝置中的空氣變少，則保溫裝置內部的溫度也隨之下降，且由于真空狀態會使傳熱變慢，故減少了外界熱量對保溫裝置內部的影響。隨后開啟制冷電機，使得G-M制冷機對本發明中的保溫裝置進行繼續降溫，降溫結束，便能通過固氮的保護來維持保溫裝置內部高溫超導體所需的工作溫度，G-M制冷機停止使用，由于G-M制冷機的使用時間較短，故成本得到節省。由于保溫裝置內部的固氮在低溫條件下有很高的熱容，利用固氮的高熱容可大量吸收高溫超導體的熱量從而降低高溫超導體的溫度，且固氮在工業上制備簡單，價格便宜，故本發明基于固氮保護的制冷裝置不僅制冷和保溫效果好，而且操作過程方便快捷，適用性強。
【附圖說明】
[0018]通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的，而并不認為是對本發明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中:
[0019]圖1示出了根據本發明一種優選實施方式的結構示意圖。
[0020]附圖標記:
[0021]1-制冷電機，2-制冷機身，
[0022]21-冷頭，22-抽真空裝置，
[0023]221-抽真空上部件， 222-抽真空下部件，
[0024]223-真空密封件，224-抽真空管，
[0025]23-保溫裝置，231-保溫瓶，
[0026]232-—級儲熱器，233-二級儲熱器，
[0027]234-空腔，235-防輻射屏，
[0028]236-支撐板，237-高溫超導體，
[0029]24-導冷線，241-第一導冷線，
[0030]242-第二導冷線，25-保溫基座，
[0031]26-溫度傳感器，3-支撐件，
[0032]31-緩沖件。
【具體實施方式】
[0033]本發明提供了許多可應用的創造性概念，該創造性概念可大量的體現于具體的上下文中。在下述本發明的實施方式中描述的具體的實施例僅作為本發明的【具體實施方式】的示例性說明，而不構成對本發明范圍的限制。
[0034]下面結合附圖和具體的實施方式對本發明作進一步的描述。
[0035]請參閱圖1，本發明的實施例提供一種基于固氮的高溫超導制冷設備，該裝置包括制冷電機I和制冷機身2，制冷電機I設置在制冷機身2的頂部，其中，制冷機身2包括冷頭21、抽真空裝置22和保溫裝置23，抽真空裝置22設置在制冷電機I和保溫裝置23之間，保溫裝置23與抽真空裝置22連接且設置在抽真空裝置22的底部，上述冷頭21的第一端與制冷電機I連接，冷頭21的第二端伸入抽真空裝置22中設置，且冷頭21的第二端還連接有導冷線24，該導冷線24伸入到保溫裝置23的內部，保溫裝置23內設置有高溫超導體237，保溫裝置23內的高溫超導體237周圍填充有固氮。
[0036]首先在抽真空裝置22的作用下使抽真空裝置22的內腔及保溫裝置23的內腔中均呈真空狀態，且由于制冷機身2內部的空氣減少，則制冷機身2內的溫度也顯著下降，此為第一階段的制冷過程。然后通過打開制冷電機I，使得與制冷電機I連接的G-M制冷機對本實施例基于固氮的高溫超導制冷設備進行降溫，在降溫過程中，降溫操作通過冷頭21和導冷線24實現，持續降溫直至保溫裝置23中的液氮凝結為固氮并持續一段時間，當固氮穩定且同時高溫超導體237也穩定工作時，關閉制冷電機I，停止降溫，此為第二階段的制冷過程。需要說明的是，上述第一階段的制冷過程和第二階段的制冷過程也可同時進行，上述過程對G-M制冷機的使用較少，成本得到了有效的縮減。此后，便能通過固氮來維持保溫裝置23內部高溫超導體237所需的工作溫度。由于真空狀態的傳熱較慢，能減少外界熱量對保溫裝置23內部的影響，從而能提高保溫裝置23的保溫性能，保溫裝置23內部的固氮在低溫條件下具有很高的熱容，利用固氮的高熱容可大量吸收高溫超導體237的熱量從而降低高溫超導體237的溫度，且固氮在工業上制備簡單，價格便宜，故本實施例不僅能起到較好的制冷效果，保證高溫超導體237的工作溫度，且本實施例中的制冷方式較傳統的制冷方式更節能、成本更低、操作過程更方便，適用范圍也更為廣泛。當然，當固氮不能維持高溫超導體的工作溫度時，需啟動制冷電機，開始新一輪的制冷過程。
[0037]值得一提的是，上述保溫裝置23包括保溫瓶231以及設置在保溫瓶231內部的一級儲熱器232和二級儲熱器233，一級儲熱器232的外壁上覆蓋有防輻射屏235，二級儲熱器233設置在一級儲熱器232的正上方，一級儲熱器232和二級儲熱器233均與保溫瓶231的內壁之間形成空腔234，該空腔234與抽真空裝置22的內部連通。一級儲熱器232內填充有固氮，二級儲熱器233內填充有冷凝體，導冷線24包括第一導冷線241和第二導冷線242，第一導冷線241伸入一級儲熱器232中設置，第二導冷線242伸入二級儲熱器233中設置，位于冷頭21和一級儲熱器232之間的部分第一導冷線241包裹有絕熱層。
[0038]在抽真空裝置22的作用下，抽真空裝置22的內部和保溫裝置23的空腔234中均呈真空狀態，然后，啟動制