JP2007189082A - 超電導電磁石装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＭＲＩ装置に使用される水平円筒型超電導電磁石の軸方向長さを短縮することができる超電導電磁石装置を提供する。
【解決手段】 主コイル4A〜4Dを装着し、端部にフランシ゛が形成された円筒状の主コイル巻枠1Dと、主コイル巻枠の外周に固定された円筒状のシールト゛コイル(SC)巻枠1Eと、SC巻枠のフランシ゛に装着された外周部1Bとを有し液体ヘリウム6が封入された低温容器1、この低温容器を収容し、真空断熱する円筒状の真空断熱容器2、低温容器と真空断熱容器との間に設けられ輻射熱を低減する円筒状の輻射熱シールト゛7及び低温容器のSC巻枠のフランシ゛と真空断熱容器とに跨って設けられ低温容器を支持する支持材8を備えた装置において、低温容器の外周部1Bの軸方向長さを主コイル巻枠1Dの軸方向長さより短くし、SC巻枠のフランシ゛1Jと輻射熱シールト゛7との間の隙間を支持材の設置部として利用する構成とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は超電導電磁石装置に関するものである。

医療用の断層撮像装置（ＭＲＩ装置）の静磁場発生源として水平円筒ソレノイド型の超電導電磁石装置が使用されている。この装置では患者の開放感と検査技師の患者へのアクセス性向上のため、水平円筒ソレノイド型ＭＲＩ装置の短尺化が望まれている。（例えば特許文献１参照）。

図５は、特許文献１に開示された従来の水平円筒ソレノイド型超電導電磁石装置の概略構成を示す断面図である。この図に示されるように、ＭＲＩ装置の超電導電磁石装置は超電導主コイル等の収容部となる低温容器１がフランジ部２Ａと外周部２Ｂとからなる円筒状の真空断熱容器２内に収容されている。真空断熱容器２の中心部にはＭＲＩ装置として患者が搬入される空間３が形成されている。

低温容器１内には、上記空間３を取り囲むように配設され、主磁場を発生させる超電導主コイル４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄと、外部への漏洩磁場を低減させるため上記主コイルとは逆極性とされている超電導シールドコイル５Ａ、５Ｂとが設けられると共に、液体ヘリウム６が封入されている。

真空断熱容器２と低温容器１との間には一つまたは複数の輻射熱シールド７が配置されている。図は二つの輻射熱シールドを設けた状態を示している。なお、低温容器１のフランジ部１Ａと、真空断熱容器２の外周部２Ｂとの間には支持材８が設けられ、低温容器１が真空断熱容器２の外周部２Ｂによって支持される構成となっている。

特開平８−２１５１７１号公報

図６は、図５の上半分の一部について詳細構成を示す断面図である。この図に示すように、低温容器１は、予めフランジ１Ｃを溶接取り付けした主コイル用巻枠１Ｄに主コイル４Ｃ、４Ｄ等を巻回したものと、予めフランジ１Ａを溶接取り付けしたシールドコイル用巻枠１Ｅにシールドコイル５Ｂ等が巻回されたものとが形成され、主コイル用巻枠１Ｄのフランジ１Ｃとシールドコイル用巻枠１Ｅのフランジ１Ａとをシールドコイル用巻枠１Ｅが主コイル用巻枠１Ｄの外方に位置するように、かつ、フランジ１Ｃと１Ａとを図示のように同一面を形成するように重ねて１Ｆの個所を溶接で固定し、最後に外周部１Ｂをシールドコイル用巻枠１Ｅのフランジ１Ａに１Ｇの個所で溶接固定して形成されている。

なお、シールドコイル用巻枠１Ｅには液体ヘリウムが通過する孔１Ｈが形成されている。
このような低温容器１の構造は超電導主コイル４Ｄと超電導シールドコイル５Ｂとが真空断熱容器２の中心軸２Ｃ（図５）の軸方向の位置が重なっているため、同一巻枠では巻線作業ができないことに起因している。

その結果、主コイル用巻枠１Ｄとシールドコイル用巻枠１Ｅとの１Ｆにおける溶接作業は、主コイルとシールドコイルの巻回が完了した状態で行なわれるため、溶接熱でシールドコイル５Ｂが焼損しないように溶接個所１Ｆから離れた位置にシールドコイル５Ｂが配置されている。

低温容器１を支持する支持材８は低温容器１への熱侵入を低減させるため断熱長さを取る必要があることから、フランジ１Ａの外側に固着する必要がある。従って、支持材８を設ける空間が超電導電磁石装置の両側に必要となるため、その分だけ磁石装置の軸方向長さが長くなるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点に対処するためになされたもので、磁石装置の軸方向長さを短縮することができる超電導電磁石装置を提供することを目的とする。

この発明に係る超電導電磁石装置は、超電導コイルの主コイルを装着し、端部にフランジが形成された円筒状の主コイル巻枠と、上記主コイル巻枠の外周に固定されシールドコイルが装着されると共に、端部にフランジが形成された円筒状のシールドコイル巻枠と、上記シールドコイル巻枠のフランジに装着された外周部とを有し、液体ヘリウムが封入された低温容器、この低温容器を収容し、真空断熱する円筒状の真空断熱容器、上記低温容器と上記真空断熱容器との間に設けられ上記低温容器への輻射熱を低減する円筒状の輻射熱シールド及び上記低温容器のシールドコイル巻枠のフランジと上記真空断熱容器とに跨って設けられ上記低温容器を支持する支持材を備えた超電導電磁石装置において、上記円筒状の真空断熱容器の軸方向に対する上記低温容器の外周部の長さを上記主コイル巻枠の上記軸方向長さより短くし、上記シールドコイル巻枠のフランジと上記輻射熱シールドとの間の隙間を大きくすると共に、上記隙間を上記支持材の設置部として利用するようにしたものである。

この発明に係る超電導電磁石装置は上記のように構成され、低温容器の外周部の長さを主コイル巻枠の軸方向長さより短くし、シールドコイル巻枠のフランジと輻射熱シールドとの間の隙間を大きくして、この隙間を支持材の設置部として利用するようにしたため、電磁石装置全体の軸方向長さを短尺化することができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１による超電導電磁石装置の構成の一部を示す断面図である。この図において、図６と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図６と異なる点は、シールドコイル用巻枠１Ｅの外周部１Ｂの軸方向長さを主コイル用巻枠１Ｄの軸方向長さより短くすると共に、フランジ１Ａを図１において１Ｊで示すように断面Ｌ字形に形成し、その水平部１ＪＡの端部とシールドコイル用巻枠１Ｅの端部とを１Ｋで示すように溶接固定し、垂直部１ＪＢと輻射熱シールド７との間に従来よりも大きな隙間１Ｌを形成した点である。

このような構成とすることにより、溶接部１Ｋとシールドコイル５Ｂとの距離を確保した状態で、大きな隙間１Ｌを形成することができるため、支持材８の低温容器１側の固定部８Ａを設けるための十分なスペースを確保することができる。更に、超電導電磁石装置の軸方向長さの短縮が可能となるものである。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。図２は、実施の形態２による超電導電磁石装置の構成の一部を示す断面図である。この図において、図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図１と異なる点は、シールドコイル用巻枠１Ｅのフランジ１ＪのＬ字形状に対応した輻射熱シールド７のフランジ部７Ａを断面Ｌ字形に形成して真空断熱容器２のフランジ２Ａとの間に大きな隙間２Ｄを形成するようにした点である。

このような構成とすることにより、輻射熱シールド７の外周部の軸方向長さを短縮することが可能となり、更に、上述した大きな隙間２Ｄに真空断熱容器２のフランジ２Ａを補強する補強材９を設けることができる。

真空断熱容器２は支持材８を介して低温容器１を支持していることから、低温容器１の荷重によって変形する恐れがあるため、これを防ぐために真空断熱容器のフランジ２Ａを所定値以上の板厚とする必要があるが、補強材９を設けることにより、フランジ２Ａの板厚を薄くすることができ、超電導電磁石装置の軸方向長さの短縮に寄与し得るものである。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。図３は、実施の形態３による超電導電磁石装置の構成の一部を示す断面図である。この図において、図２と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図２と異なる点は、支持材８の真空断熱容器側端部を補強材９に固定した点である。

このような構成とすれば、支持材８の真空断熱容器側の固定部を省略することができるため、部品点数が削減され、安価な超電導電磁石装置を提供することができる。

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４を図にもとづいて説明する。図４は、実施の形態４による超電導電磁石装置の構成の一部を示す断面図である。この図において、図２と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図２と異なる点は、補強材９を設けることなく、その部分の空間を利用して真空断熱容器２のフランジ２Ａを外周に向かって輻射熱シールドのフランジ部７Ａ側に近づくテーパ面２Ｅとした点である。

このような構成とすることにより、真空断熱容器２の外周部２Ｂの軸方向長さを内周部の軸方向長さより短くすることができ、超電導電磁石装置を小型に形成することが可能となる。

この発明の実施の形態１による超電導電磁石装置の構成の一部を示す断面図である。 この発明の実施の形態２による超電導電磁石装置の構成の一部を示す断面図である。 この発明の実施の形態３による超電導電磁石装置の構成の一部を示す断面図である。 この発明の実施の形態４による超電導電磁石装置の構成の一部を示す断面図である。 従来の水平円筒ソレノイド型超電導電磁石装置の概略構成を示す断面図である。 図５の上半分の一部について詳細構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 低温容器、 １Ｂ 外周部、 １Ｃ フランジ、 １Ｄ 主コイル用巻枠、
１Ｅ シールドコイル用巻枠、 １Ｆ、１Ｇ、１Ｋ 溶接部、 １Ｈ 孔、
１Ｊ 断面Ｌ字形フランジ、 １Ｌ 隙間、 ２ 真空断熱容器、
２Ａ フランジ、 ２Ｂ 外周部、 ３ 空間、
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ 主コイル、 ５Ａ、５Ｂ シールドコイル、
６ 液体ヘリウム、 ７ 輻射熱シールド、 ８ 支持材、 ８Ａ 固定部、
９ 補強材。

Claims (5)

1. 超電導コイルの主コイルを装着し、端部にフランジが形成された円筒状の主コイル巻枠と、上記主コイル巻枠の外周に固定されシールドコイルが装着されると共に、端部にフランジが形成された円筒状のシールドコイル巻枠と、上記シールドコイル巻枠のフランジに装着された外周部とを有し、液体ヘリウムが封入された低温容器、この低温容器を収容し、真空断熱する円筒状の真空断熱容器、上記低温容器と上記真空断熱容器との間に設けられ上記低温容器への輻射熱を低減する円筒状の輻射熱シールド及び上記低温容器のシールドコイル巻枠のフランジと上記真空断熱容器とに跨って設けられ上記低温容器を支持する支持材を備えた超電導電磁石装置において、上記円筒状の真空断熱容器の軸方向に対する上記低温容器の外周部の長さを上記主コイル巻枠の上記軸方向長さより短くし、上記シールドコイル巻枠のフランジと上記輻射熱シールドとの間の隙間を大きくすると共に、上記隙間を上記支持材の設置部として利用することを特徴とする超電導電磁石装置。
2. 超電導コイルの主コイルを装着し、端部にフランジが形成された円筒状の主コイル巻枠と、上記主コイル巻枠の外周に固定されシールドコイルが装着されると共に、端部にフランジが形成された円筒状のシールドコイル巻枠と、上記シールドコイル巻枠のフランジに装着された外周部とを有し、液体ヘリウムが封入された低温容器、この低温容器を収容し、真空断熱する円筒状の真空断熱容器、上記低温容器と上記真空断熱容器との間に設けられ上記低温容器への輻射熱を低減する円筒状の輻射熱シールド及び上記低温容器のシールドコイル巻枠のフランジと上記真空断熱容器とに跨って設けられ上記低温容器を支持する支持材を備えた超電導電磁石装置において、上記円筒状の真空断熱容器の軸方向に対する上記低温容器の外周部の長さを上記主コイル巻枠の上記軸方向長さより短くし、上記シールドコイル巻枠のフランジを断面Ｌ字形に形成すると共に、上記断面Ｌ字形のフランジに対応した上記輻射熱シールドの一部を断面Ｌ字形に形成したことを特徴とする超電導電磁石装置。
3. 上記輻射熱シールドの断面Ｌ字形に形成した部分と上記真空断熱容器のフランジとの間に上記真空断熱容器のフランジを補強する補強材を設けたことを特徴とする請求項２記載の超電導電磁石装置。
4. 上記支持材の上記真空断熱容器側端部を上記補強材に固定したことを特徴とする請求項３記載の超電導電磁石装置。
5. 上記輻射熱シールドの断面Ｌ字形に対応した上記真空断熱容器のフランジの一部を外周に向かって上記輻射熱シールド側に近づくテーパ面としたことを特徴とする請求項２記載の超電導電磁石装置。

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