JP4703408B2 - Superconducting magnet system - Google Patents
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Description
この発明は超電導電磁石装置に関するものである。 The present invention relates to a superconducting electromagnet apparatus.
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)。 A horizontal cylindrical solenoid type superconducting electromagnet apparatus is used as a static magnetic field generation source of a medical tomographic imaging apparatus (MRI apparatus). In this apparatus, it is desired to shorten the horizontal cylindrical solenoid type MRI apparatus in order to improve the patient's open feeling and the accessibility of the laboratory technician to the patient. (For example, refer to Patent Document 1).
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。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional horizontal cylindrical solenoid superconducting electromagnet apparatus disclosed in
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。
A superconducting
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。
One or a plurality of
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。
6 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of a part of the upper half of FIG. As shown in this figure, the
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。
The shield
Such a structure of the
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。
As a result, the welding operation in 1F of the main
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。
Since the
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。 The present invention has been made to address the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a superconducting electromagnet apparatus capable of reducing the axial length of the magnet apparatus.
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を断面L字形に形成して、その端部をそれぞれ上記低温容器の外周部端部と上記シールドコイル巻枠端部に溶接固定することにより、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。 The superconducting electromagnet apparatus according to the present invention is equipped with a main coil of a superconducting coil, a cylindrical main coil winding frame having a flange formed at the end, and a shield coil fixed to the outer periphery of the main coil winding frame. A cylindrical shield coil frame having a flange formed at the end, and an outer peripheral part attached to the flange of the shield coil frame, and a cryogenic container filled with liquid helium, the cryogenic container A cylindrical vacuum heat insulation container for vacuum insulation, a cylindrical radiant heat shield provided between the low temperature container and the vacuum heat insulation container to reduce radiant heat to the low temperature container, and a shield coil winding of the low temperature container In a superconducting electromagnet apparatus provided with a support member provided across a flange of a frame and the vacuum heat insulating container to support the cryogenic container, in the axial direction of the cylindrical vacuum heat insulating container The length of the outer peripheral portion of the cryogenic container shorter than the axial length of the main coil bobbin, the flange of the shield coil bobbin to form the L-shaped cross section, each said cryocontainer the end By welding and fixing to the outer peripheral end and the shield coil winding frame end, the gap between the flange of the shield coil winding and the radiant heat shield is increased, and the gap is used as an installation portion for the support material. It is intended to be used.
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。 The superconducting electromagnet apparatus according to the present invention is configured as described above, wherein the length of the outer peripheral portion of the cryogenic container is shorter than the axial length of the main coil winding frame, and the gap between the flange of the shield coil winding frame and the radiant heat shield Since the gap is used as an installation part for the support material, the axial length of the entire electromagnet device can be shortened.
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。
By adopting such a configuration, a
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。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the configuration of the superconducting electromagnet apparatus according to the second embodiment. In this figure, the same or corresponding parts as in FIG. The difference from FIG. 1 is that the
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。
With such a configuration, the axial length of the outer peripheral portion of the
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。
Since the vacuum
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。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the configuration of the superconducting electromagnet apparatus according to the third embodiment. In this figure, the same or corresponding parts as in FIG. The difference from FIG. 2 is that the end of the supporting
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。
With such a configuration, the fixing part on the vacuum heat insulating container side of the
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。
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the configuration of the superconducting electromagnet apparatus according to the fourth embodiment. In this figure, the same or corresponding parts as in FIG. The difference from FIG. 2 is that, without providing the reinforcing
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。
By setting it as such a structure, the axial direction length of the outer
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。
1 cryogenic container, 1B outer periphery, 1C flange, 1D main coil reel,
1E Shield coil reel, 1F, 1G, 1K weld, 1H hole,
1J cross-section L-shaped flange, 1L gap, 2 vacuum insulation container,
2A flange, 2B outer periphery, 3 space,
4A, 4B, 4C, 4D main coil, 5A, 5B shield coil,
6 liquid helium, 7 radiant heat shield, 8 support material, 8A fixing part,
9 Reinforcing material.
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