JPH0745423A - Ｍｒｉ装置用超電導磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、輻射シールドの温度を下げて液体ヘ
リウムの消費量を低減すると共に、良好なＭＲＩ画像が
得られることを最も主要な目的としている。 【構成】本発明は、冷凍機により輻射シールドを冷却し
てなるＭＲＩ装置用超電導磁石において、上記冷凍機
に、蓄冷材の材質としてＥｒ₃ Ｎｉ合金等の磁性材料を
用いると共に、上記輻射シールドとして、純度９９．９
９％以上の高純度アルミニウム材からなる熱伝導板を設
けた輻射シールドを備え、熱伝導板を、冷凍機との結合
部または熱集中部から、軸方向および円周方向に少なく
とも１箇所設けることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍機により輻射シー
ルドを冷却してなるＭＲＩ装置用の超電導磁石に係り、
特に輻射シールドの温度を下げて液体ヘリウムの消費量
を低減すると共に、良好なＭＲＩ画像が得られるように
した小形でかつ安価なＭＲＩ装置用超電導磁石に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、この種の従来のＭＲＩ装置用超
電導磁石の全体組立構成例を示す断面図である。図５に
おいて、ＭＲＩ装置用超電導磁石は、真空容器１と、真
空容器１の内部に収納された第１の輻射シールド２ａ、
第２の輻射シールド２ｂ、およびヘリウム容器３と、ヘ
リウム容器３の内部に収納された超電導コイル４と、真
空容器１の外部に設置された冷凍機５と、冷凍機５と第
１の輻射シールド２ａおよび第２の輻射シールド２ｂと
をそれぞれ結合する第１の伝熱板６ａおよび第２の伝熱
板６ｂと、ヘリウム容器３の内部に収容された液体ヘリ
ウム７とから構成されている。

【０００３】第１の輻射シールド２ａおよび第２の輻射
シールド２ｂは、冷凍機５と、第１の伝熱板６ａおよび
第２の伝熱板６ｂを介して熱的結合がなされており、冷
却されている。

【０００４】すなわち、各輻射シールド２ａ，２ｂの定
常温度は、第１の輻射シールド２ａが６０^k 〜８０^k 、
第２の輻射シールド２ｂが１５^k 〜２０^k に冷却され
る。しかしながら、このようなＭＲＩ装置用超電導磁石
では、液体ヘリウム７の消費量が０．０２ｌ／ｈ以上と
なり、液体ヘリウム７の消費量と液体ヘリウム７の注液
間隔の低減化、および超電導磁石のコンパクト化を図る
上で、大きな支障となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
ＭＲＩ装置用超電導磁石においては、液体ヘリウムの消
費量が多いばかりでなく、超電導磁石のコンパクト化を
図れないという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、輻射シールドの温度を下
げて液体ヘリウムの消費量を低減すると共に、良好なＭ
ＲＩ画像を得ることが可能な小形でかつ安価なＭＲＩ装
置用超電導磁石を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明では、冷凍機により輻射シールドを冷却して
なるＭＲＩ装置用超電導磁石において、上記冷凍機に、
蓄冷材の材質としてＥｒ₃ Ｎｉ合金等の磁性材料を用い
ると共に、上記輻射シールドとして、純度９９．９９％
以上の高純度アルミニウム材からなる熱伝導板を設けた
輻射シールドを備え、熱伝導板を、冷凍機との結合部ま
たは熱集中部から、軸方向および円周方向に少なくとも
１箇所設けるようにしている。

【０００８】ここで、特に上記熱伝導板を軸方向および
円周方向に対称位置に取付けるようにしている。また、
円周方向に取付けた上記熱伝導板に電気的１ターンカッ
トを設けるようにしている。

【０００９】

【作用】従って、本発明のＭＲＩ装置用超電導磁石にお
いては、冷凍機には、蓄冷材の材質としてＥｒ₃ Ｎｉ合
金等の磁性材料を用いて、冷凍機の到達温度を下げると
共に、輻射シールドには、純度９９．９９％以上の高純
度アルミニウム材からなる熱伝導板を、冷凍機との結合
部または熱集中部から、軸方向および円周方向に設ける
ことにより、輻射シールド温度は１０^k 以下にすること
が可能となるため、ＭＲＩ画像が良好で、かつクエンチ
時の機械的強度もあり、液体ヘリウムの消費量を低減す
ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。本実施例によるＭＲＩ装置用超電
導磁石の全体組立構成は、前述した図５の断面図と同様
である。但し、冷凍機には、蓄冷材の材質として、Ｅｒ
₃ Ｎｉ合金等の磁性材料を一部または全部用いたものと
し、かつ到達温度が１０^k 以下のものとしている。

【００１１】図１は、本実施例のＭＲＩ装置用超電導磁
石における輻射シールドの外筒の構成例を示す斜視図で
ある。図１において、２１は輻射シールド外筒板であ
り、アルミニウム合金板（例えば、Ａ５０８３他）によ
り製作している。これは、図示しない傾斜磁場コイルか
らの印加磁場による渦電流の低減、および超電導コイル
のクエンチ時に発生する電磁力の低減のため、材質を選
定しているものである。

【００１２】また、２２は純度９９．９９％以上の高純
度アルミニウム材からなる軸熱伝導板であり、輻射シー
ルド外筒板２１に軸方向に、熱伝導が良好な取付け手
法、例えば溶接取付けまたは接着取付け等の手法で、取
付けを行なっている。

【００１３】さらに、２３は軸熱伝導板２２と同様に、
純度９９．９９％以上の高純度アルミニウム材からなる
周熱伝導板であり、輻射シールド外筒板２１に円周方向
に、上記と同様に熱伝導が良好な取付け手法、例えば溶
接取付けまたは接着取付け等の手法で、取付けを行なっ
ている。

【００１４】さらにまた、６は伝熱板であり、一端は冷
凍機５のヒートステーションに、また他端は軸熱伝導板
２２にそれぞれ結合し、輻射シールドと冷凍機５とを熱
的に結合している。

【００１５】次に、以上のように構成した本実施例のＭ
ＲＩ装置用超電導磁石においては、輻射シールドの熱量
は、主に軸熱伝導板２２，周熱伝導板２３を通って伝熱
板６へ流れ、冷凍機５で冷却される。

【００１６】この場合、高純度アルミニウムとアルミニ
ウム合金の１０^k 以下での熱伝導率の比は、約１００倍
以上あるため、輻射シールド内の温度差を低減すること
が可能となり、輻射シールドの温度を下げることができ
る。このため、液体ヘリウムの消費量の低減ができる。
特に、熱量が集中する伝熱板６との結合部または熱集中
部付近の温度差を少なくすることができる。

【００１７】また、輻射シールド本体には、アルミニウ
ム合金を使用しているため、超電導コイル４のクエンチ
発生の場合にも、輻射シールドに発生する電磁力は比較
的小さな値に抑えることができると共に、機械的強度も
良好であるので、機械的破損、変形を防止することがで
きる。

【００１８】さらに、輻射シールド本体にアルミニウム
合金を使用しているため、傾斜磁場コイルの運転時に発
生する渦電流も低減でき、良好なＭＲＩ画像を得ること
ができる。

【００１９】上述したように、本実施例のＭＲＩ装置用
超電導磁石においては、次のような効果を得ることがで
きる。すなわち、冷凍機５には、蓄冷材の材質としてＥ
ｒ₃ Ｎｉ合金等の磁性材料を用い、また純度９９．９９
％以上の高純度アルミニウム材からなる熱伝導板２２，
２３を、冷凍機５との結合部または熱集中部から軸方向
および円周方向に設けているので、輻射シールドの温度
を下げることができ、液体ヘリウム７の消費量を低減す
ることが可能になると共に、十分な機械的強度を有し、
良好なＭＲＩ画像を得ることが可能となる。

【００２０】より詳しくは、次のような効果を得ること
ができる。 （ａ）蓄冷材の材質としてＥｒ₃ Ｎｉ合金等の磁性材料
を用いた冷凍機５と、高純度アルミニウム材からなる軸
熱伝導板２２および周熱伝導板２３とを設けているの
で、輻射シールド温度を１０^k 以下の極低温に冷却で
き、液体ヘリウム７の消費量を０．０１ｌ／ｈ以下に低
減することが可能となる。

【００２１】（ｂ）輻射シールド本体にアルミニウム合
金を使用しているので、良好な機械的強度を有すると共
に、良好なＭＲＩ画像を得ることが可能となる。 （ｃ）輻射シールド本体にアルミニウム合金を使用して
いるので、超電導コイル４のクエンチ時の電磁力をより
一層低減することが可能となる。

【００２２】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、次のようにしても同様に実施できるものであ
る。 （ａ）図２は、本発明のＭＲＩ装置用超電導磁石におけ
る輻射シールドの外筒の他の構成例を示す斜視図であ
り、図１と同一要素には同一符号を付して示している。

【００２３】図２において、２つの軸熱伝導板２２を上
下方向に（円周方向に）対称位置に取付け、２つの周熱
伝導板２３を軸方向に対称位置に取付けている。かかる
構成とすることにより、２つの軸熱伝導板２２、２つの
周熱伝導板２３を軸方向および円周方向に対称位置に取
付けているため、輻射シールド内の温度差をより一層低
減することが可能になるのは勿論のこと、傾斜磁場コイ
ル運転時の渦電流分布が対称となるため、より一層良好
なＭＲＩ画像を得ることが可能となる。

【００２４】（ｂ）図３は、本発明のＭＲＩ装置用超電
導磁石における輻射シールドの外筒の他の構成例を示す
斜視図であり、図１と同一要素には同一符号を付して示
している。

【００２５】図３において、２４は結合用熱伝導板であ
り、他の軸熱伝導板２２，および周熱伝導板２３より
も、その厚さ、幅寸法等を大きくしている。かかる構成
とすることにより、輻射シールドの熱量の最も集中する
場所の厚さ、幅寸法を大きくしているため、輻射シール
ド内の温度差をより一層低減することができ、より一層
低温の輻射シールド温度を得ることが可能となる。

【００２６】（ｃ）図４は、本発明のＭＲＩ装置用超電
導磁石における円周方向に設ける周熱伝導板の他の構成
例を示す一部拡大図であり、図１と同一要素には同一符
号を付して示している。

【００２７】図４において、周熱伝導板２３と輻射シー
ルド外筒板２１との間にスリットを入れ、電気的１ター
ンカット２５を設けている。かかる構成とすることによ
り、周熱伝導板２３に電気的１ターンカットを設けてい
るため、超電導コイル４のクエンチ発生時の電磁力をよ
り一層低減することが可能となる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、冷
凍機により輻射シールドを冷却してなるＭＲＩ装置用超
電導磁石において、上記冷凍機に、蓄冷材の材質として
Ｅｒ₃Ｎｉ合金等の磁性材料を用いると共に、上記輻射
シールドとして、純度９９．９９％以上の高純度アルミ
ニウム材からなる熱伝導板を設けた輻射シールドを備
え、熱伝導板を、冷凍機との結合部または熱集中部か
ら、軸方向および円周方向に少なくとも１箇所設けるよ
うにしたので、輻射シールドの温度を下げて液体ヘリウ
ムの消費量を低減すると共に、良好なＭＲＩ画像を得る
ことが可能な小形でかつ安価なＭＲＩ装置用超電導磁石
が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＭＲＩ装置用超電導磁石における
輻射シールドの外筒の一実施例を示す斜視図。

【図２】本発明によるＭＲＩ装置用超電導磁石における
輻射シールドの外筒の他の実施例を示す斜視図。

【図３】本発明によるＭＲＩ装置用超電導磁石における
輻射シールドの外筒の他の実施例を示す斜視図。

【図４】本発明によるＭＲＩ装置用超電導磁石における
円周方向に設ける周熱伝導板の他の構成例を示す一部拡
大図。

【図５】ＭＲＩ装置用超電導磁石の全体組立構成例を示
す断面図。

【符号の説明】

１…真空容器、２ａ…第１の輻射シールド、２ｂ…第２
の輻射シールド、３…ヘリウム容器、４…超電導コイ
ル、５…冷凍機、６…伝熱板、６ａ…第１の伝熱板、６
ｂ…第２の伝熱板、７…液体ヘリウム、２１…輻射シー
ルド外筒板、２２…軸熱伝導板、２３…周熱伝導板、２
４…結合用熱伝導板、２５…電気的１ターンカット。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷凍機により輻射シールドを冷却してな
   るＭＲＩ装置用超電導磁石において、 前記冷凍機に、蓄冷材の材質としてＥｒ₃ Ｎｉ合金等の
   磁性材料を用いると共に、 前記輻射シールドとして、純度９９．９９％以上の高純
   度アルミニウム材からなる熱伝導板を設けた輻射シール
   ドを備え、前記熱伝導板を、前記冷凍機との結合部また
   は熱集中部から、軸方向および円周方向に少なくとも１
   箇所設けるようにしたことを特徴とするＭＲＩ装置用超
   電導磁石。
2. 【請求項２】 前記熱伝導板を軸方向および円周方向に
   対称位置に取付けるようにしたことを特徴とする請求項
   １に記載のＭＲＩ装置用超電導磁石。
3. 【請求項３】 円周方向に取付けた前記熱伝導板に電気
   的１ターンカットを設けるようにしたことを特徴とする
   請求項１に記載のＭＲＩ装置用超電導磁石。