CN201152892Y - 磁共振系统的梯度线圈的冷却装置 - Google Patents

磁共振系统的梯度线圈的冷却装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型提出一种磁共振系统的梯度线圈的冷却装置，通过冷却装置对梯度线圈进行冷却，使用热管连接所述梯度线圈和所述冷却装置，其中，所述热管包括蒸发端和冷凝端，所述蒸发端设置在所述梯度线圈中，所述冷凝端设置在所述冷却装置中。本实用新型将热管应用于对磁共振梯度线圈的冷却中，其高导热效率使其可以最大限度地将梯度线圈中的热量导出，其较小的体积使其可以方便灵活地在梯度线圈的绕线间隙中设置安装而不影响梯度线圈的内部结构和空间，从而保证梯度线圈的结构紧凑，同时，由于梯度线圈内部无需设置水路，大大简化了冷却管路，不需采用高的供水压力以达到足够大的水流量和水流速度。

Description

磁共振系统的梯度线圈的冷却装置
技术领域
本实用新型涉及磁共振系统，特别是涉及一种磁共振系统的梯度线圈的冷却装置。
背景技术
在磁共振系统中，梯度线圈功能是为系统提供线性度满足要求的、可快速开关的梯度场，实现成像体素的空间定位。由于梯度线圈工作时将通过大电流，并产生大量的焦耳热，必需要有冷却系统进行冷却。
目前使用的梯度线圈冷却的方法包括水冷和风冷两种，由于水的热比比空气高，故水冷的冷却效率较风冷好，现在被普便采用。
图1示出了现有的磁共振系统的梯度线圈的冷却装置的结构原理。在磁共振设备的梯度线圈10的内部空间中盘旋设置冷却水管20，通过水循环装置使冷却水在所述冷却水管20中循环流动并与所述梯度线圈10进行热量交换，最终把热量带出所述梯度线圈10。
特别如图1中A-A向剖视图所示，由于水冷的热交换效率不高，应用时需要在梯度线圈10中尽可能多地埋设所述冷却水管20以增大换热面积；同时由于所述冷却水管20的直径较大，使得其占用较多所述梯度线圈10内的空间，这导致所述梯度线圈10的内部结构较为复杂，且其它零部件(如绕线等)的安装设置也会受到影响。另外，所述冷却水管20在所述梯度线圈10内盘旋圈数的增多也会增加管内的水流阻力，即使采用高的供水压力，也难以达到足够大的水流量和水流速度，这将会导致所述梯度线圈10无法被有效地冷却。
特别对于对低场永磁磁共振系统，如果其梯度线圈无法被有效地冷却，其温升很有可能对永磁磁体产生的消极影响，使其产生场漂，进而影响磁共振系统的成像质量。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种结构简单、体积较小、导热效率高的磁共振系统的梯度线圈的冷却装置。
为实现上述目的，本实用新型提出一种磁共振系统的梯度线圈的冷却装置，通过冷却装置对梯度线圈进行冷却，使用热管连接所述梯度线圈和所述冷却装置，其中，所述热管包括蒸发端和冷凝端，所述蒸发端设置在所述梯度线圈中，所述冷凝端设置在所述冷却装置中。
所述热管优选为柔性管道，其包括管壁和管腔，所述管壁的内侧上设置吸液芯，所述吸液芯由毛细多孔材料构成，并且吸附液体于其内。
所述梯度线圈产生热量从所述热管的蒸发端导入，所述蒸发端处的吸液芯中的液体受热蒸发成蒸汽，所述蒸汽沿所述管腔流向所述冷凝端，并在所述冷凝端处遇冷而释放出热量，重新凝结成液体，所述液体在构成所述吸液芯的毛细多孔材料的毛细管吸力作用下流回所述蒸发端。
根据本实用新型的一个方面，所述冷却装置为散热片，所述散热片采用自然散热或者强制风冷散热来进行冷却。优选地，所述梯度线圈和所述散热装置分别设置在扫描室内区域和扫描室外区域中。
根据本实用新型的一个方面，所述冷却装置为水冷系统。所述梯度线圈为圆柱形梯度线圈，其端部设置环形水管，所述环形水管包括入水口和出水口，冷却水通过所述入水口和出水口在所述环形水管中循环流动，所述热管的冷凝端浸在所述环形水管中并与冷却水进行热交换。
本实用新型将热管应用于对磁共振梯度线圈的冷却中，其高导热效率使其可以最大限度地将梯度线圈中的热量导出，其较小的体积使其可以方便灵活地在梯度线圈的绕线间隙中设置安装而不影响梯度线圈的内部结构和空间，从而保证梯度线圈的结构紧凑，同时，由于梯度线圈内部无需设置水路，大大简化了冷却管路，不需采用高的供水压力以达到足够大的水流量和水流速度。
附图说明
图1是现有的磁共振系统的梯度线圈的冷却装置的结构原理示意图；
图2是本实用新型磁共振系统的梯度线圈的冷却装置的结构原理示意图；
图3是本实用新型磁共振系统的梯度线圈的冷却装置采用的热管的结构原理示意图；
图4是本实用新型磁共振系统的梯度线圈的冷却装置在一种具体应用中的结构示意图，其中热管与散热器相配合；
图5是本实用新型磁共振系统的梯度线圈的冷却装置在另一种具体应用中的结构示意图，其中热管与水冷系统相配合；以及
图6是图5在另一个角度上的视图。
具体实施方式
图2示出了本实用新型磁共振系统的梯度线圈的冷却装置的结构原理示意图。磁共振系统100包括梯度线圈10，热管30的一端与所述梯度线圈10相连，另一端与一散热装置40相连，从而将梯度线圈10的热量传导出来，并通过所述散热装置40散发出去。
图3示出了所述热管30的结构原理。所述热管30是一种高效强化传热元件，其是一个封闭系统，包括管壁31和管腔32，所述管壁31的内侧上设置吸液芯33，所述吸液芯33由毛细多孔材料构成，并且吸附液体34于其内。所述热管30的两端分别为蒸发端35和冷凝端36，其利用热管30两端的温差，通过蒸发制冷使热量快速传导。
同时参见图2和图3，所述的热管30的蒸发端35设置于所述的梯度线圈10中，冷凝端36设置于所述散热装置40中。当所述梯度线圈10工作时产生热量，则所述热量从所述蒸发端35导入所述热管30内，所述蒸发端35处的吸液芯33中的液体34受热蒸发成蒸汽37，所述蒸汽37在微小的压力差下沿所述管腔32流向所述冷凝端36，并在所述冷凝端36处遇冷而释放出热量，重新凝结成液体34，所述液体34在构成所述吸液芯33的毛细多孔材料的毛细管吸力作用下流回所述蒸发端35。通过这样的循环，便可以连续不断地将所述梯度线圈10产生的热量传导出去。
所述热管30具有很高的导热能力，其热导系数是普通金属的100倍以上，因此可以最大限度地将梯度线圈中的热量导出梯度线圈。所述热管30的体积较小，其管径可以做到小于6毫米，因此可以方便灵活地在所述梯度线圈10的绕线间隙中进行设置，而不影响所述梯度线圈10的内部结构和空间，从而保证所述梯度线圈10的结构紧凑。所述热管30为柔性管道，其与所述梯度线圈10以及散热装置40的接触面积及截面形状可以根据实际应用需要而改变，其形状也可以根据安装设置的要求随意弯曲成形。
图4示出了本实用新型磁共振系统的梯度线圈的冷却装置的一种具体应用。为了保证冷却的效果，梯度线圈10(及其所在的磁共振系统100)和散热装置40分别设置在扫描室内区域A1和扫描室外区域A2，热管30的蒸发端35和冷凝端36分别设置在所述梯度线圈10中和所述散热装置40中。
对于对中低场磁共振系统，由于其梯度线圈发热量不大，所述散热装置40可以为散热片，所述散热片可以采用自然散热或者强制风冷散热，从而可以省去水冷设备，降低成本。对于高场磁共振系统，所述散热装置40可以为水冷系统，但所述梯度线圈10内部无需设置水路，只需通过所述热管30连接所述水冷系统既可，大大简化了冷却管路，不需采用高的供水压力以达到足够大的水流量和水流速度。
无论对于平板形梯度线圈还是圆柱形梯度线圈，在设置所述热管30时，只需要将所述热管30均匀地埋入所述平板形梯度线圈或者圆柱形梯度线圈即可。特别对于圆柱形梯度线圈10，其散热装置40可以为水冷系统，并与所述圆柱形梯度线圈集成一体，参见图5和图6，在圆柱形梯度线圈10端部设置环形水管50，所述环形水管50包括入水口51和出水口52，冷却水通过入水口51和出水口52在所述环形水管50中循环流动。所述热管30的冷凝端浸在所述环形水管50中，并与冷却水进行热交换，最终热量由冷却水带出磁共振系统。由于冷却水在所述环形水管50中受到的阻力小，水流速度高，所以热交换效率高，同时不需施加很高的水压。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种磁共振系统的梯度线圈的冷却装置，通过冷却装置(40)对梯度线圈(10)进行冷却，其特征在于：使用热管(30)连接所述梯度线圈(10)和所述冷却装置(40)，其中，所述热管(30)包括蒸发端(35)和冷凝端(36)，所述蒸发端(35)设置在所述梯度线圈(10)中，所述冷凝端(36)设置在所述冷却装置(40)中。
2.根据权利要求1所述的磁共振系统的梯度线圈的冷却装置，其中，所述热管(30)包括管壁(31)和管腔(32)，所述管壁(31)的内侧上设置吸液芯(33)，所述吸液芯(33)由毛细多孔材料构成，并且吸附液体(34)于其内。
3.根据权利要求2所述的磁共振系统的梯度线圈的冷却装置，其中，所述梯度线圈(10)产生热量从所述热管(30)的蒸发端(35)导入，所述蒸发端(35)处的吸液芯(33)中的液体(34)受热蒸发成蒸汽(37)，所述蒸汽(37)沿所述管腔(32)流向所述冷凝端(36)，并在所述冷凝端(36)处遇冷而释放出热量，重新凝结成液体(34)，所述液体(34)在构成所述吸液芯(33)的毛细多孔材料的毛细管吸力作用下流回所述蒸发端(35)。
4.根据权利要求1所述的磁共振系统的梯度线圈的冷却装置，其中，所述热管(30)为柔性管道。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的磁共振系统的梯度线圈的冷却装置，其中，所述冷却装置(40)为散热片。
6.根据权利要求5所述的磁共振系统的梯度线圈的冷却装置，其中，所述散热片采用自然散热或者强制风冷散热来进行冷却。
7.根据权利要求5所述的磁共振系统的梯度线圈的冷却装置，其中，所述梯度线圈(10)和所述散热装置(40)分别设置在扫描室内区域(A1)和扫描室外区域(A2)中。
8.根据权利要求1-4中任意一项所述的磁共振系统的梯度线圈的冷却装置，其中，所述冷却装置(40)为水冷系统。
9.根据权利要求8所述的磁共振系统的梯度线圈的冷却装置，其中，所述梯度线圈(10)为圆柱形梯度线圈，其端部设置环形水管(50)，所述环形水管(50)包括入水口(51)和出水口(52)，冷却水通过所述入水口(51)和出水口(52)在所述环形水管(50)中循环流动，所述热管(30)的冷凝端(36)浸在所述环形水管(50)中并与冷却水进行热交换。
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