JPH06204033A - 超伝導磁石アセンブリ用の熱伝達アセンブリ - Google Patents
超伝導磁石アセンブリ用の熱伝達アセンブリInfo
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- JPH06204033A JPH06204033A JP5268496A JP26849693A JPH06204033A JP H06204033 A JPH06204033 A JP H06204033A JP 5268496 A JP5268496 A JP 5268496A JP 26849693 A JP26849693 A JP 26849693A JP H06204033 A JPH06204033 A JP H06204033A
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D19/00—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
- F25D19/006—Thermal coupling structure or interface
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 衝撃及び振動に耐えることのできる超伝導磁
石アセンブリ用の熱伝達アセンブリを提供する。 【構成】 低温冷却装置４のコールドヘッドスリーブ１
０と磁気共鳴撮像装置の熱シールド２０との間のフレキ
シブル熱伝達アセンブリ３０は、断面が円形である複数
の同芯撚線銅ロープ１７、１８を含んでいる。複数の同
芯撚線銅ロープの各々は、多数の個別の銅ワイヤを含ん
でいる。
石アセンブリ用の熱伝達アセンブリを提供する。 【構成】 低温冷却装置４のコールドヘッドスリーブ１
０と磁気共鳴撮像装置の熱シールド２０との間のフレキ
シブル熱伝達アセンブリ３０は、断面が円形である複数
の同芯撚線銅ロープ１７、１８を含んでいる。複数の同
芯撚線銅ロープの各々は、多数の個別の銅ワイヤを含ん
でいる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低温冷却装置と、磁気
共鳴撮像装置（以下、ＭＲＩと称する。）の超伝導磁石
との間のフレキシブル熱接続体に関する。
共鳴撮像装置（以下、ＭＲＩと称する。）の超伝導磁石
との間のフレキシブル熱接続体に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、液体ヘリウム又は他の冷
凍剤を含有しているクライオスタット（低温保持装置）
又は圧力容器内に磁石のコイルを封入する等のように、
磁石のコイルを非常に温度の低い環境内に配置すること
により、磁石のコイルを超伝導状態にすることができ
る。磁石のコイルの抵抗は、非常に低い温度によって無
視し得るレベルまで低減する。この結果、電源が最初に
コイルに（例えば、１０分間）接続され、これによりコ
イルに電流が流れていた場合には、電源を除去した後で
も、無視し得るコイル抵抗によって電流がコイルに流れ
続け、こうして、磁場を維持することができる。超伝導
磁石は、例えばＭＲＩの分野におけるような広い用途を
有する。
凍剤を含有しているクライオスタット（低温保持装置）
又は圧力容器内に磁石のコイルを封入する等のように、
磁石のコイルを非常に温度の低い環境内に配置すること
により、磁石のコイルを超伝導状態にすることができ
る。磁石のコイルの抵抗は、非常に低い温度によって無
視し得るレベルまで低減する。この結果、電源が最初に
コイルに（例えば、１０分間）接続され、これによりコ
イルに電流が流れていた場合には、電源を除去した後で
も、無視し得るコイル抵抗によって電流がコイルに流れ
続け、こうして、磁場を維持することができる。超伝導
磁石は、例えばＭＲＩの分野におけるような広い用途を
有する。
【０００３】典型的なＭＲＩにおいては、真空容器内に
設けられている圧力容器は、複数の同心状の熱シールド
によって取り囲まれている。真空容器の外側の周囲温度
から圧力容器を熱的に分離するために、連続した各熱シ
ールドは冷凍剤よりもわずかに高い温度にある。この真
空容器の外側の周囲温度は、冷凍剤の温度よりも約３０
０゜Ｃのオーダで高い。熱シールドは低温冷却装置によ
って、その低い温度に維持されている。この低温冷却装
置は典型的には、ステンレススティールのコールドヘッ
ドスリーブ円筒体内に設けられており、コールドヘッド
と熱シールドとの間には熱接続がある。コールドヘッド
と熱シールドとの間の熱接続は、熱的に伝導的且つ効率
的でなければならず、低温冷却装置内のピストンの動作
及びその結果生じる熱シールドに対するコールドヘッド
の動作によって発生する振動が存在する状態で作用しな
ければならない。更に、熱接続は、周囲温度から絶対零
度（−２７０゜Ｃ）の範囲の温度まで、超伝導磁石を冷
却するときにアセンブリが受ける温度の広い変化に耐え
なければならないと共に、ＭＲＩ内に存在する強い磁
場、及び磁場の均一性の要件に耐え、これらに影響を及
ぼしてはならない。更に、熱接続は又、冷却中の材料の
差動的な膨張から発生する熱的及び機械的な力に耐えな
ければならない。
設けられている圧力容器は、複数の同心状の熱シールド
によって取り囲まれている。真空容器の外側の周囲温度
から圧力容器を熱的に分離するために、連続した各熱シ
ールドは冷凍剤よりもわずかに高い温度にある。この真
空容器の外側の周囲温度は、冷凍剤の温度よりも約３０
０゜Ｃのオーダで高い。熱シールドは低温冷却装置によ
って、その低い温度に維持されている。この低温冷却装
置は典型的には、ステンレススティールのコールドヘッ
ドスリーブ円筒体内に設けられており、コールドヘッド
と熱シールドとの間には熱接続がある。コールドヘッド
と熱シールドとの間の熱接続は、熱的に伝導的且つ効率
的でなければならず、低温冷却装置内のピストンの動作
及びその結果生じる熱シールドに対するコールドヘッド
の動作によって発生する振動が存在する状態で作用しな
ければならない。更に、熱接続は、周囲温度から絶対零
度（−２７０゜Ｃ）の範囲の温度まで、超伝導磁石を冷
却するときにアセンブリが受ける温度の広い変化に耐え
なければならないと共に、ＭＲＩ内に存在する強い磁
場、及び磁場の均一性の要件に耐え、これらに影響を及
ぼしてはならない。更に、熱接続は又、冷却中の材料の
差動的な膨張から発生する熱的及び機械的な力に耐えな
ければならない。
【０００４】フラットな編組ケーブルのようなフレキシ
ブル接続体は、これらが重なり合う必要条件及び／又は
相いれない必要条件のすべてを満たすことにおいて、完
全に満足すべきものであることがわかっていない。従っ
て、ＭＲＩシステムの磁場の均一性及びその結果の画質
に対する低温冷却装置の作動機構の影響を最小にするた
めに、熱シールドに対する動作及び振動の伝達を最小に
するような厳しい環境で動作する超伝導ＭＲＩ磁石の磁
気カートリッジ及び／又は熱シールドと低温冷却装置と
の間のフレキシブルな熱接続を行うことができることが
非常に要望されている。
ブル接続体は、これらが重なり合う必要条件及び／又は
相いれない必要条件のすべてを満たすことにおいて、完
全に満足すべきものであることがわかっていない。従っ
て、ＭＲＩシステムの磁場の均一性及びその結果の画質
に対する低温冷却装置の作動機構の影響を最小にするた
めに、熱シールドに対する動作及び振動の伝達を最小に
するような厳しい環境で動作する超伝導ＭＲＩ磁石の磁
気カートリッジ及び／又は熱シールドと低温冷却装置と
の間のフレキシブルな熱接続を行うことができることが
非常に要望されている。
【０００５】
【発明の目的】本発明の目的は、ＭＲＩ内の低温冷却装
置を超伝導磁石に熱的に相互接続する改良された装置を
提供することにある。本発明の他の目的は、ＭＲＩ内の
低温冷却装置を超伝導磁石に熱的に相互接続すると共
に、その相互接続がフレキシブルであり、超伝導磁石又
は熱シールドに対する動作及び振動の伝達を最小にする
改良された装置を提供することにある。
置を超伝導磁石に熱的に相互接続する改良された装置を
提供することにある。本発明の他の目的は、ＭＲＩ内の
低温冷却装置を超伝導磁石に熱的に相互接続すると共
に、その相互接続がフレキシブルであり、超伝導磁石又
は熱シールドに対する動作及び振動の伝達を最小にする
改良された装置を提供することにある。
【０００６】本発明の更に他の目的は、冷却中及びＭＲ
Ｉの動作中に遭遇する熱的、機械的及び磁気的な力を含
む力及び環境に耐えることができ、ＭＲＩ内の低温冷却
装置を超伝導磁石に熱的に相互接続する改良された装置
を提供することにある。
Ｉの動作中に遭遇する熱的、機械的及び磁気的な力を含
む力及び環境に耐えることができ、ＭＲＩ内の低温冷却
装置を超伝導磁石に熱的に相互接続する改良された装置
を提供することにある。
【０００７】
【発明の概要】本発明の一形態によれば、低温冷却装置
が低温冷却装置のコールドヘッドスリーブ内に配置され
ており、複数のフレキシブル熱接続体がＭＲＩの熱シー
ルドとコールドヘッドスリーブとの間を延在している。
フレキシブル熱接続体は、円形断面の同芯撚線ケーブル
に編まれた複数の銅ワイヤを含んでいる。銅ブロックが
熱シールドにおいて熱的インタフェイスを形成してお
り、同芯撚線ケーブルは１５００本以上の個々の銅ワイ
ヤを含んでいる。
が低温冷却装置のコールドヘッドスリーブ内に配置され
ており、複数のフレキシブル熱接続体がＭＲＩの熱シー
ルドとコールドヘッドスリーブとの間を延在している。
フレキシブル熱接続体は、円形断面の同芯撚線ケーブル
に編まれた複数の銅ワイヤを含んでいる。銅ブロックが
熱シールドにおいて熱的インタフェイスを形成してお
り、同芯撚線ケーブルは１５００本以上の個々の銅ワイ
ヤを含んでいる。
【０００８】ステンレススティールの冷却装置コールド
ヘッドスリーブは、断面が円筒形であると共に、多重ス
テージ冷却装置を取り囲んでおり、多重ステージ冷却装
置は、各冷却装置ステージに隣接したコールドヘッドス
リーブの別々の軸方向領域を有している。多数の熱ロー
プが各ステージと、隣接する熱シールドとの間に延在し
ている。銅接触ストリップ（細片）がロープをコールド
ヘッドに熱的に接続するように、コールドヘッドスリー
ブに沿って軸方向に延在している。
ヘッドスリーブは、断面が円筒形であると共に、多重ス
テージ冷却装置を取り囲んでおり、多重ステージ冷却装
置は、各冷却装置ステージに隣接したコールドヘッドス
リーブの別々の軸方向領域を有している。多数の熱ロー
プが各ステージと、隣接する熱シールドとの間に延在し
ている。銅接触ストリップ（細片）がロープをコールド
ヘッドに熱的に接続するように、コールドヘッドスリー
ブに沿って軸方向に延在している。
【０００９】
【実施例】図１及び図２を参照すると、ステンレスステ
ィールの冷却装置コールドヘッド１０は、断面が実質的
に円形であり、軸６の周りに延在している全体的に参照
番号１で示された第１のステージ領域と、全体的に参照
番号２で示されている第２のステージ領域とを含んでい
る。２ステージ・ギフォード−マクマホン（Gifford-Mc
Mahon ）冷却装置モデルＬＧＹＢＯＬＤ ＲＧＤ−５８
０のような低温冷却装置４は、隣接している第１のステ
ージ領域１の低温冷却装置の第１のステージによって低
温冷却すると共に、冷却装置コールドヘッドスリーブの
隣接する第２のステージ領域２の低温冷却装置の第２の
ステージによって低温冷却するように、ステンレスステ
ィールの冷却装置コールドヘッドスリーブ１０内に配置
されている。低温冷却装置４は通常、移動ピストンを含
んでおり、この移動ピストンは、本技術分野で周知であ
る通常の冷却サイクルにおいて冷却装置内の冷却材を定
期的に圧縮するように、冷却装置コールドヘッドスリー
ブ１０の軸６に沿って軸方向に移動する。冷却装置コー
ルドヘッドスリーブ１０の第１のステージ領域１は、コ
ールドヘッドスリーブの第２のステージ領域２よりも大
きな直径を有しており、このため、低温冷却装置４によ
って発生する温度は、第１のステージ領域に対して８０
度ケルビン（８０Ｋ）のオーダであり、第２のステージ
領域に対して２０度ケルビン（２０Ｋ）のオーダであ
る。
ィールの冷却装置コールドヘッド１０は、断面が実質的
に円形であり、軸６の周りに延在している全体的に参照
番号１で示された第１のステージ領域と、全体的に参照
番号２で示されている第２のステージ領域とを含んでい
る。２ステージ・ギフォード−マクマホン（Gifford-Mc
Mahon ）冷却装置モデルＬＧＹＢＯＬＤ ＲＧＤ−５８
０のような低温冷却装置４は、隣接している第１のステ
ージ領域１の低温冷却装置の第１のステージによって低
温冷却すると共に、冷却装置コールドヘッドスリーブの
隣接する第２のステージ領域２の低温冷却装置の第２の
ステージによって低温冷却するように、ステンレスステ
ィールの冷却装置コールドヘッドスリーブ１０内に配置
されている。低温冷却装置４は通常、移動ピストンを含
んでおり、この移動ピストンは、本技術分野で周知であ
る通常の冷却サイクルにおいて冷却装置内の冷却材を定
期的に圧縮するように、冷却装置コールドヘッドスリー
ブ１０の軸６に沿って軸方向に移動する。冷却装置コー
ルドヘッドスリーブ１０の第１のステージ領域１は、コ
ールドヘッドスリーブの第２のステージ領域２よりも大
きな直径を有しており、このため、低温冷却装置４によ
って発生する温度は、第１のステージ領域に対して８０
度ケルビン（８０Ｋ）のオーダであり、第２のステージ
領域に対して２０度ケルビン（２０Ｋ）のオーダであ
る。
【００１０】半月形銅ヒートステーション１２は、冷却
装置コールドヘッドスリーブ１０の第１のステージ領域
１と密接状態にある冷却装置コールドヘッドスリーブ１
０の外側表面に合致している。ヒートステーションはろ
う付け等によって、冷却装置コールドヘッドスリーブの
第１のステージ領域１に適当に締め付けられている。一
対の銅接触ストリップ１３は、参照番号１５及び１６の
ような複数の開口部を含んでおり、これらの開口部内に
参照番号１７及び１８のようなフレキシブル熱接続体、
即ちロープが挿入され溶接されている。参照番号１７及
び１８のようなロープは、ニューハンプシャ州リスボン
（Lisbon）のニュー・イングランド・エレクトリック・
ワイヤ社（New England Electric Wire Corporation ）
によって、部品番号ＮＥＲ７７３４３６Ｂとして製造さ
れている特製のフレキシブル同芯撚線銅ケーブル又はロ
ープであって、公称直径０．２９９インチ（米国ワイヤ
ゲージ（ＡＷＧ）サイズ４）の円形ロープに編まれた米
国ワイヤゲージ（ＡＷＧ）サイズ３６の銅ワイヤを１６
６６本利用している。その構造は、７×７×３４／３６
として記載される。即ち、同芯撚線ケーブル又はロープ
に編まれた７本の撚線があり、各撚線は、各々３４本の
７群のワイヤで形成されている撚線から編まれた２３８
本の銅ワイヤを含んでいる。この結果、７本の撚線は、
各々２３８本のワイヤを含んでおり、全体で１６６６本
の銅ワイヤを含んでいる。７×７×３４／３６の構造に
使用されている用語「３６」は、個々の銅ワイヤのＡＷ
Ｇサイズを示している。参照番号１７及び１８のような
ロープは、第１のステージ領域１上に位置決めされてい
る銅接触ストリップ１３と、参照番号２５のような複数
のボルトによって超伝導磁石の８０Ｋの熱シールド２０
に固定されている銅インタフェイスバー２３との間に延
在している。フレキシブルロープ１７及び１８は、銅接
触ストリップ１３の参照番号１５及び１６のような開口
部又は孔内、並びに銅インタフェイスバー２３の同様な
開口部２６及び２７内に位置決めされ、その後、これら
のロープは、関連する接触ストリップ１３及びインタフ
ェイスバー２３の所定の位置に溶接される。孔１５は孔
１６よりもインタフェイスバー２３に接近して接触スト
リップ１３上に位置決めされており、このため、交互に
設けられたロープ１７及び１８は異なる長さになってい
る。
装置コールドヘッドスリーブ１０の第１のステージ領域
１と密接状態にある冷却装置コールドヘッドスリーブ１
０の外側表面に合致している。ヒートステーションはろ
う付け等によって、冷却装置コールドヘッドスリーブの
第１のステージ領域１に適当に締め付けられている。一
対の銅接触ストリップ１３は、参照番号１５及び１６の
ような複数の開口部を含んでおり、これらの開口部内に
参照番号１７及び１８のようなフレキシブル熱接続体、
即ちロープが挿入され溶接されている。参照番号１７及
び１８のようなロープは、ニューハンプシャ州リスボン
（Lisbon）のニュー・イングランド・エレクトリック・
ワイヤ社（New England Electric Wire Corporation ）
によって、部品番号ＮＥＲ７７３４３６Ｂとして製造さ
れている特製のフレキシブル同芯撚線銅ケーブル又はロ
ープであって、公称直径０．２９９インチ（米国ワイヤ
ゲージ（ＡＷＧ）サイズ４）の円形ロープに編まれた米
国ワイヤゲージ（ＡＷＧ）サイズ３６の銅ワイヤを１６
６６本利用している。その構造は、７×７×３４／３６
として記載される。即ち、同芯撚線ケーブル又はロープ
に編まれた７本の撚線があり、各撚線は、各々３４本の
７群のワイヤで形成されている撚線から編まれた２３８
本の銅ワイヤを含んでいる。この結果、７本の撚線は、
各々２３８本のワイヤを含んでおり、全体で１６６６本
の銅ワイヤを含んでいる。７×７×３４／３６の構造に
使用されている用語「３６」は、個々の銅ワイヤのＡＷ
Ｇサイズを示している。参照番号１７及び１８のような
ロープは、第１のステージ領域１上に位置決めされてい
る銅接触ストリップ１３と、参照番号２５のような複数
のボルトによって超伝導磁石の８０Ｋの熱シールド２０
に固定されている銅インタフェイスバー２３との間に延
在している。フレキシブルロープ１７及び１８は、銅接
触ストリップ１３の参照番号１５及び１６のような開口
部又は孔内、並びに銅インタフェイスバー２３の同様な
開口部２６及び２７内に位置決めされ、その後、これら
のロープは、関連する接触ストリップ１３及びインタフ
ェイスバー２３の所定の位置に溶接される。孔１５は孔
１６よりもインタフェイスバー２３に接近して接触スト
リップ１３上に位置決めされており、このため、交互に
設けられたロープ１７及び１８は異なる長さになってい
る。
【００１１】フレキシブル熱伝達アセンブリ３０は、銅
接触ストリップ１３と銅インタフェイスバス２３との間
に延在している参照番号１７及び１８のような複数のフ
レキシブルロープを含んでいる。銅インタフェイスバー
２３は、第１のステージ領域１の銅ヒートステーション
１２と８０Ｋの熱シールド２０との間にその後位置決め
されるサブアセンブリとして製造され得る。銅接触スト
リップ１３は、溶接のような適当な方法で半月形状の銅
ヒートステーション１２に固定されており、銅インタフ
ェイスバス２３は、据え付け時にボルト２５によって熱
シールド２０に固定されている。
接触ストリップ１３と銅インタフェイスバス２３との間
に延在している参照番号１７及び１８のような複数のフ
レキシブルロープを含んでいる。銅インタフェイスバー
２３は、第１のステージ領域１の銅ヒートステーション
１２と８０Ｋの熱シールド２０との間にその後位置決め
されるサブアセンブリとして製造され得る。銅接触スト
リップ１３は、溶接のような適当な方法で半月形状の銅
ヒートステーション１２に固定されており、銅インタフ
ェイスバス２３は、据え付け時にボルト２５によって熱
シールド２０に固定されている。
【００１２】冷却装置コールドヘッドスリーブ１０の第
２のステージ領域２は、コールドヘッドスリーブ１０の
第２のステージ領域２を取り囲んでいるヒートシンク３
５と複数の銅インタフェイスバー３７、３８及び３９と
の間に延在している複数のフレキシブルロープ３３及び
３４を含んでいる。フレキシブル熱伝達アセンブリ３０
におけるように長さが交互に異なっている参照番号３３
及び３４のような編組ロープは、軸６から半径方向外側
に延在しており、これに対して、複数の他のフレキシブ
ルロープ４１及び４２（数は４本）は、冷却装置コール
ドヘッドスリーブ１０の第２のステージ領域２の閉端部
４３から軸方向外側に延在していると共に、閉端部４３
において銅インタフェイス４４によって第２のステージ
領域２に固定されていることに注意されたい。フレキシ
ブルロープ３３、３４、４１及び４２は、第１のステー
ジ領域１のロープ１７及び１８について上述したよう
に、それぞれのインタフェイスバー３７、３８及び３９
の孔、並びにインタフェイス４４、４５及び４６の孔に
それぞれ溶接されている。
２のステージ領域２は、コールドヘッドスリーブ１０の
第２のステージ領域２を取り囲んでいるヒートシンク３
５と複数の銅インタフェイスバー３７、３８及び３９と
の間に延在している複数のフレキシブルロープ３３及び
３４を含んでいる。フレキシブル熱伝達アセンブリ３０
におけるように長さが交互に異なっている参照番号３３
及び３４のような編組ロープは、軸６から半径方向外側
に延在しており、これに対して、複数の他のフレキシブ
ルロープ４１及び４２（数は４本）は、冷却装置コール
ドヘッドスリーブ１０の第２のステージ領域２の閉端部
４３から軸方向外側に延在していると共に、閉端部４３
において銅インタフェイス４４によって第２のステージ
領域２に固定されていることに注意されたい。フレキシ
ブルロープ３３、３４、４１及び４２は、第１のステー
ジ領域１のロープ１７及び１８について上述したよう
に、それぞれのインタフェイスバー３７、３８及び３９
の孔、並びにインタフェイス４４、４５及び４６の孔に
それぞれ溶接されている。
【００１３】参照番号１７、１８、３３、３４、４１及
び４２のようなフレキシブル熱接続ロープは、ＭＲＩの
低温磁石間の熱シールド２０及び２１のような冷却領域
への適当な熱伝達を可能にすると共に、冷却装置コール
ドヘッドスリーブ１０内の低温冷却装置４による振動を
十分に低減して、この振動が超伝導磁石コイルアセンブ
リ（図示せず）を取り囲んでいる超伝導磁石の熱シール
ド２０及び２１に伝達されないようにしている。これ
は、熱シールド２０及び２１を安定化させることにな
る。なぜならば、熱シールドが振動すると、ＭＲＩの強
力な磁場の均一性及び画質に悪影響を及ぼすからであ
る。更に、フレキシブルロープ１７、１８、３３、３
４、４１及び４２は、それらのフレキシビリティ（柔軟
性）及び長さのために、差動的熱収縮を考慮に入れてい
る。本発明の銅編組ロープの線形剛性は、１インチ当た
り約２５ポンドであり、低温冷却装置４によって発生す
ると共に熱シールド２０及び２１に伝達される動き及び
振動は、フラットな編組銅ケーブルを含んでいる他の測
定されたフレキシブル接続体から生じる動き及び振動の
１／１２のオーダであったことを示していることがわか
った。本発明の主な利点は、ＭＲＩシステムの画質にお
けるその結果の改良である。１．５テスラの活性シール
ド磁石装置を利用したＭＲＩシステムにおいて、本発明
は画質を７倍に改良した。実質的な画質の改良は又、
０．５テスラの範囲においてＭＲＩによって示された。
び４２のようなフレキシブル熱接続ロープは、ＭＲＩの
低温磁石間の熱シールド２０及び２１のような冷却領域
への適当な熱伝達を可能にすると共に、冷却装置コール
ドヘッドスリーブ１０内の低温冷却装置４による振動を
十分に低減して、この振動が超伝導磁石コイルアセンブ
リ（図示せず）を取り囲んでいる超伝導磁石の熱シール
ド２０及び２１に伝達されないようにしている。これ
は、熱シールド２０及び２１を安定化させることにな
る。なぜならば、熱シールドが振動すると、ＭＲＩの強
力な磁場の均一性及び画質に悪影響を及ぼすからであ
る。更に、フレキシブルロープ１７、１８、３３、３
４、４１及び４２は、それらのフレキシビリティ（柔軟
性）及び長さのために、差動的熱収縮を考慮に入れてい
る。本発明の銅編組ロープの線形剛性は、１インチ当た
り約２５ポンドであり、低温冷却装置４によって発生す
ると共に熱シールド２０及び２１に伝達される動き及び
振動は、フラットな編組銅ケーブルを含んでいる他の測
定されたフレキシブル接続体から生じる動き及び振動の
１／１２のオーダであったことを示していることがわか
った。本発明の主な利点は、ＭＲＩシステムの画質にお
けるその結果の改良である。１．５テスラの活性シール
ド磁石装置を利用したＭＲＩシステムにおいて、本発明
は画質を７倍に改良した。実質的な画質の改良は又、
０．５テスラの範囲においてＭＲＩによって示された。
【００１４】冷却装置コールドヘッドスリーブ１０の第
１のステージ領域１に関連するフレキシブル熱伝達アセ
ンブリ３０には、１３本の比較的短い長さのロープ１７
と、１２本の比較的長い長さのロープ１８とがあること
に注意されたい。第２のステージ領域２は、半径方向に
延在している交互に配設された対の短いロープ３３及び
長いロープ３４と、第２のステージの軸方向に延在して
いる交互に配設された２対の短いロープ４１及び長いロ
ープ４２とを利用している。典型的な据え付けにおいて
は、ロープ１７の長さは４．００インチのオーダ、ロー
プ１８の長さは４．５０インチ、ロープ３３の長さは
２．７５インチ、ロープ３４の長さは３．００インチ、
ロープ４１の長さは２．７５インチ、及びロープ４２の
長さは３．００インチである。編組ロープ１７及び１
８、３３及び３４、並びに４１及び４２が接触ストリッ
プとインタフェイスバー１３及び２３、４５及び３７、
４６及び３８、並びに４４及び３９との間の所定位置に
それぞれ溶接された後、孔と孔との間の距離は７．２５
インチのオーダであり、半径は、編組ロープ１７及び１
８の場合に１．００インチのオーダ、編組ロープ３３及
び３４の場合に０．６３インチのオーダ、並びに編組ロ
ープ４１及び４２の場合に０．６３インチのオーダであ
る。
１のステージ領域１に関連するフレキシブル熱伝達アセ
ンブリ３０には、１３本の比較的短い長さのロープ１７
と、１２本の比較的長い長さのロープ１８とがあること
に注意されたい。第２のステージ領域２は、半径方向に
延在している交互に配設された対の短いロープ３３及び
長いロープ３４と、第２のステージの軸方向に延在して
いる交互に配設された２対の短いロープ４１及び長いロ
ープ４２とを利用している。典型的な据え付けにおいて
は、ロープ１７の長さは４．００インチのオーダ、ロー
プ１８の長さは４．５０インチ、ロープ３３の長さは
２．７５インチ、ロープ３４の長さは３．００インチ、
ロープ４１の長さは２．７５インチ、及びロープ４２の
長さは３．００インチである。編組ロープ１７及び１
８、３３及び３４、並びに４１及び４２が接触ストリッ
プとインタフェイスバー１３及び２３、４５及び３７、
４６及び３８、並びに４４及び３９との間の所定位置に
それぞれ溶接された後、孔と孔との間の距離は７．２５
インチのオーダであり、半径は、編組ロープ１７及び１
８の場合に１．００インチのオーダ、編組ロープ３３及
び３４の場合に０．６３インチのオーダ、並びに編組ロ
ープ４１及び４２の場合に０．６３インチのオーダであ
る。
【００１５】本発明は、ＭＲＩ装置の超伝導磁石に使用
するために必要な所望の熱的、磁気的及び機械的な特性
を有するフレキシブル熱伝達アセンブリを提供すること
を証明した。本発明はその好適な実施例について記述し
たが、本発明の要旨及び範囲から逸脱することなく、部
品の構造、構成及び組み合わせの詳細、並びに使用した
材料の種類の詳細において種々の変更を行うことができ
るものであることを理解されたい。
するために必要な所望の熱的、磁気的及び機械的な特性
を有するフレキシブル熱伝達アセンブリを提供すること
を証明した。本発明はその好適な実施例について記述し
たが、本発明の要旨及び範囲から逸脱することなく、部
品の構造、構成及び組み合わせの詳細、並びに使用した
材料の種類の詳細において種々の変更を行うことができ
るものであることを理解されたい。
【図１】本発明を示す平面図である。
【図２】図１の正面図である。
１ 第１のステージ領域 ２ 第２のステージ領域 ４ 低温冷却装置 １０ コールドヘッドスリーブ １３ 接触ストリップ １７、１８ フレキシブル熱接続体（ロープ） ２０ 熱シールド ２３ インタフェイスバー ３０ フレキシブル熱伝達アセンブリ ３３、３４、４１、４２ フレキシブルロープ
フロントページの続き (72)発明者 スティーブン・ドナルド・シュヌラー アメリカ合衆国、サウス・カロライナ州、 フロレンス、サウス・ギルドフォード・サ ークル、312番 (72)発明者 ジョン・スカチュッロ，ジュニア アメリカ合衆国、サウス・カロライナ州、 フロレンス、ストラットン・ドライブ、 833番 (72)発明者 ケマコラム・エム・オバシー アメリカ合衆国、サウス・カロライナ州、 フロレンス、コロニアル・ドライブ、3806 番 (72)発明者 クリフォード・ジョセフ・ジンフライダ, ジュニア アメリカ合衆国、サウス・カロライナ州、 フロレンス、ウエスト・ベルモント・サー クル、4512番
Claims (18)
- 【請求項１】 衝撃及び振動に耐えることができると共
に、伝導冷却を利用した超伝導磁石アセンブリ用の熱伝
達アセンブリであって、 超伝導磁石内に位置決めされている低温冷却装置と、 前記超伝導磁石内に設けられている少なくとも１つの熱
部材と、 該熱部材に近接して前記低温冷却装置を取り囲んでいる
低温冷却装置コールドヘッドスリーブと、 前記少なくとも１つの熱部材に接触している複数の熱的
インタフェイスと、 前記コールドヘッドスリーブと前記少なくとも１つの熱
部材の各々との間に延在している複数のフレキシブル熱
接続体とを備えており、 該フレキシブル熱接続体は、断面が実質的に円形のフレ
キシブル同芯撚線ケーブルを含んでおり、該フレキシブ
ル同芯撚線ケーブルは、複数の熱伝導撚線を含んでお
り、該複数の熱伝導撚線の各々は、複数のワイヤを含ん
でいる超伝導磁石アセンブリ用の熱伝達アセンブリ。 - 【請求項２】 前記熱伝導ワイヤは、銅である請求項１
に記載の超伝導磁石アセンブリ用の熱伝達アセンブリ。 - 【請求項３】 前記ロープは、１５００本以上の銅ワイ
ヤを含んでいる請求項２に記載の超伝導磁石アセンブリ
用の熱伝達アセンブリ。 - 【請求項４】 前記熱的インタフェイスは、前記少なく
とも１つの熱部材に固定されている銅ブロックである請
求項３に記載の超伝導磁石アセンブリ用の熱伝達アセン
ブリ。 - 【請求項５】 前記銅ブロックは、前記少なくとも１つ
の熱部材にボルト締めされている請求項４に記載の超伝
導磁石アセンブリ用の熱伝達アセンブリ。 - 【請求項６】 前記冷却装置コールドヘッドスリーブ
は、ステンレススティールである請求項５に記載の超伝
導磁石アセンブリ用の熱伝達アセンブリ。 - 【請求項７】 前記コールドヘッドスリーブは、断面が
前記冷却装置の軸を中心とした円筒形であり、 前記少なくとも１つの熱部材は、多数の熱シールドを含
んでおり、 前記低温冷却装置は、前記コールドヘッドスリーブの個
々の領域が前記低温冷却装置の各ステージに隣接してい
る多重ステージ冷却装置であり、 複数の前記ロープケーブルは、前記コールドヘッドスリ
ーブの前記領域の各々の間を隣接した熱シールドまで延
在している請求項６に記載の超伝導磁石アセンブリ用の
熱伝達アセンブリ。 - 【請求項８】 前記冷却装置は、前記コールドヘッドス
リーブ内に位置決めされており、 前記多重ステージ冷却装置は、前記コールドヘッドスリ
ーブの第１のステージ領域及び第２のステージ領域を異
なる温度で設けており、 前記第２のステージから熱シールドまで延在している前
記ロープケーブルは、前記コールドヘッドスリーブの軸
の周りを半径方向及び軸方向の両方向に延在している請
求項７に記載の超伝導磁石アセンブリ用の熱伝達アセン
ブリ。 - 【請求項９】 前記第１のステージの温度は、前記第２
のステージの温度と異なっている請求項８に記載の超伝
導磁石アセンブリ用の熱伝達アセンブリ。 - 【請求項１０】 前記第１のステージから延在している
少なくとも１つの前記ロープケーブルは、前記第１のス
テージの前記ステンレススティールのコールドヘッドス
リーブ上の銅熱接触ストリップに反対側の端部で溶接さ
れている請求項９に記載の超伝導磁石アセンブリ用の熱
伝達アセンブリ。 - 【請求項１１】 前記第２のステージのコールドヘッド
スリーブの直径は、前記第１のステージのコールドヘッ
ドスリーブの直径よりも小さい請求項１０に記載の超伝
導磁石アセンブリ用の熱伝達アセンブリ。 - 【請求項１２】 前記接触ストリップは、前記コールド
ヘッドスリーブの第１のステージ部に沿って軸方向に延
在している請求項１１に記載の超伝導磁石アセンブリ用
の熱伝達アセンブリ。 - 【請求項１３】 前記第２のステージに接続されている
前記フレキシブルケーブルは、前記第２のステージのコ
ールドヘッドスリーブの側部からほぼ半径方向に延在し
ていると共に、前記第２のステージのコールドヘッドス
リーブの端部から実質的に軸方向に延在している請求項
１２に記載の超伝導磁石アセンブリ用の熱伝達アセンブ
リ。 - 【請求項１４】 前記低温冷却装置は、その軸の長手方
向に沿って移動する円筒体を含んでいる請求項１３に記
載の超伝導磁石アセンブリ用の熱伝達アセンブリ。 - 【請求項１５】 前記超伝導磁石アセンブリの熱シール
ドは、伝導冷却されている請求項３に記載の超伝導磁石
アセンブリ用の熱伝達アセンブリ。 - 【請求項１６】 前記同芯撚線ケーブルは、７×７×３
４／３６の撚線ロープ構造である１６６６本の銅ワイヤ
を含んでいる請求項１５に記載の超伝導磁石アセンブリ
用の熱伝達アセンブリ。 - 【請求項１７】 前記同芯撚線ケーブルの長さは、７イ
ンチのオーダである請求項１６に記載の超伝導磁石アセ
ンブリ用の熱伝達アセンブリ。 - 【請求項１８】 前記同芯撚線ケーブルは、前記コール
ドヘッドスリーブと前記少なくとも１つ熱部材との間に
接続されたときに約１インチの半径を有している請求項
１７に記載の超伝導磁石アセンブリ用の熱伝達アセンブ
リ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/967,312 US5317879A (en) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | Flexible thermal connection system between a cryogenic refrigerator and an mri superconducting magnet |
| US967312 | 1992-10-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06204033A true JPH06204033A (ja) | 1994-07-22 |
| JP3523303B2 JP3523303B2 (ja) | 2004-04-26 |
Family
ID=25512612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26849693A Expired - Fee Related JP3523303B2 (ja) | 1992-10-28 | 1993-10-27 | 超伝導磁石アセンブリ用の熱伝達アセンブリ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5317879A (ja) |
| JP (1) | JP3523303B2 (ja) |
| GB (1) | GB2272061B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8639305B2 (en) | 2011-10-12 | 2014-01-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Superconductive electromagnet apparatus and cooling apparatus and method thereof |
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