JPH10213357A - 冷凍剤再凝縮システム - Google Patents
冷凍剤再凝縮システムInfo
- Publication number
- JPH10213357A JPH10213357A JP9298591A JP29859197A JPH10213357A JP H10213357 A JPH10213357 A JP H10213357A JP 9298591 A JP9298591 A JP 9298591A JP 29859197 A JP29859197 A JP 29859197A JP H10213357 A JPH10213357 A JP H10213357A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sleeve
- superconducting magnet
- cryocooler
- cryogen
- recondenser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 47
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 claims abstract description 28
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 28
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract 6
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 19
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 19
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910001152 Bi alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004519 grease Substances 0.000 claims description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000978 Pb alloy Inorganic materials 0.000 claims 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 13
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 229910001275 Niobium-titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- RJSRQTFBFAJJIL-UHFFFAOYSA-N niobium titanium Chemical compound [Ti].[Nb] RJSRQTFBFAJJIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000909 Lead-bismuth eutectic Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 241000272523 Aix sponsa Species 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000001010 compromised effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001281 superconducting alloy Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
- G01R33/381—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets
- G01R33/3815—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets with superconducting coils, e.g. power supply therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
- F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/04—Cooling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
- F17C2221/01—Pure fluids
- F17C2221/016—Noble gases (Ar, Kr, Xe)
- F17C2221/017—Helium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
- F17C2223/0146—Two-phase
- F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
- F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
- F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
- F17C2227/0337—Heat exchange with the fluid by cooling
- F17C2227/0341—Heat exchange with the fluid by cooling using another fluid
- F17C2227/0353—Heat exchange with the fluid by cooling using another fluid using cryocooler
-
- 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
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/17—Re-condensers
Abstract
(57)【要約】
【課題】 クライオクーラによって発生される時間と共
に変化する磁場による主マグネットの磁場への侵入を排
除して、均一で時間的に一定なイメージング体積磁場を
可能にしながら交流熱の発生を最小にすることのできる
冷凍剤再凝縮システムを提供する。 【解決手段】 希土類変位材料のクライオクーラ１０及
び超伝導鉛−ビスマスの磁気スリーブ２０を有している
磁気共鳴イメージング超伝導マグネット３０のための冷
凍剤再凝縮システムは、希土類ディスプレーサ１４の移
動により誘導される電流を超伝導電流として流すことに
より、クライオクーラ１０の希土類ディスプレーサ１４
の磁気的妨害から超伝導マグネットをシールドするため
の反対方向の磁場を発生する。スリーブ２０の表面に高
伝導率の波形のアルミニウム又はサファイアの棒を埋め
込むことにより、超伝導シールドの熱抵抗を低下させ
て、超伝導シールドが素早く超伝導温度に達することが
できるようにする。
に変化する磁場による主マグネットの磁場への侵入を排
除して、均一で時間的に一定なイメージング体積磁場を
可能にしながら交流熱の発生を最小にすることのできる
冷凍剤再凝縮システムを提供する。 【解決手段】 希土類変位材料のクライオクーラ１０及
び超伝導鉛−ビスマスの磁気スリーブ２０を有している
磁気共鳴イメージング超伝導マグネット３０のための冷
凍剤再凝縮システムは、希土類ディスプレーサ１４の移
動により誘導される電流を超伝導電流として流すことに
より、クライオクーラ１０の希土類ディスプレーサ１４
の磁気的妨害から超伝導マグネットをシールドするため
の反対方向の磁場を発生する。スリーブ２０の表面に高
伝導率の波形のアルミニウム又はサファイアの棒を埋め
込むことにより、超伝導シールドの熱抵抗を低下させ
て、超伝導シールドが素早く超伝導温度に達することが
できるようにする。
Description
【０００１】
【従来の技術】周知のように、マグネット・コイルは、
そのマグネット・コイルを極めて低温の環境に配置する
ことにより、例えばそのマグネット・コイルをクライオ
スタット（低温保持装置）又は圧力容器に封入して、そ
の温度を４〜１０°ケルビンのような超伝導レベルに低
下させることにより、超伝導性にすることができる。極
度の低温によって、マグネット・コイルの抵抗は無視で
きるレベルにまで低下する。従って、最初に、ある期間
の間、コイルに電源を接続してコイルに電流を流すと、
電源を切った後でも、コイル抵抗が無視できるため、コ
イルに電流が流れ続ける。これにより、強い、定常的な
磁場が維持される。超伝導マグネットは、例えば磁気共
鳴イメージング（magnetic resonance imaging（以後、
ＭＲＩと呼ぶ））の分野で広い用途がある。
そのマグネット・コイルを極めて低温の環境に配置する
ことにより、例えばそのマグネット・コイルをクライオ
スタット（低温保持装置）又は圧力容器に封入して、そ
の温度を４〜１０°ケルビンのような超伝導レベルに低
下させることにより、超伝導性にすることができる。極
度の低温によって、マグネット・コイルの抵抗は無視で
きるレベルにまで低下する。従って、最初に、ある期間
の間、コイルに電源を接続してコイルに電流を流すと、
電源を切った後でも、コイル抵抗が無視できるため、コ
イルに電流が流れ続ける。これにより、強い、定常的な
磁場が維持される。超伝導マグネットは、例えば磁気共
鳴イメージング（magnetic resonance imaging（以後、
ＭＲＩと呼ぶ））の分野で広い用途がある。
【０００２】代表的なＭＲＩマグネットでは、主超伝導
マグネット・コイルは円筒形状の圧力容器に封入されて
いる。圧力容器は、真空容器内に包含されていると共
に、中心にイメージング中孔（ボア）を形成している。
主マグネット・コイルはイメージング中孔内に強い磁場
を形成する。この磁場は、正確なイメージングのため
に、非常に均一で且つ時間的に一定でなければならな
い。
マグネット・コイルは円筒形状の圧力容器に封入されて
いる。圧力容器は、真空容器内に包含されていると共
に、中心にイメージング中孔（ボア）を形成している。
主マグネット・コイルはイメージング中孔内に強い磁場
を形成する。この磁場は、正確なイメージングのため
に、非常に均一で且つ時間的に一定でなければならな
い。
【０００３】超伝導温度は普通、圧力容器内の液体冷凍
剤（クライオジェン）、通常は液体ヘリウムを沸騰させ
ることにより得られる。しかしながら、液体ヘリウムを
使用して低温にすることは広く実施されており、ＭＲＩ
動作に対しては満足できるものであるが、全世界のＭＲ
Ｉ設備に液体ヘリウムの間断のない供給源を設けるこ
と、並びにその貯蔵及び使用は、困難であると共に費用
のかかることがわかった。その結果、機械的変位形クラ
イオクーラ（低温冷却器）又は伝導冷却を用いて、沸騰
したヘリウムを凝縮させて再循環させることにかなりの
努力が向けられてきた。しかしながら、必要な量と要求
される温度の冷却とを行うクライオクーラの能力は、し
ばしば限界的であることがあった。望ましい冷却容量を
有しているクライオクーラの１つの形式は、２段クライ
オクーラの第２段又は低温段の圧縮機の移動するピスト
ン内の変位材として希土類材料を使用している。Ｅｒ3
Ｎｉ及びＥｒＮｉＣｏのような希土類材料の往復移動
は、磁気的遷移により４〜１０°Ｋの超伝導温度範囲内
で比較的高い熱容量を生じる。
剤（クライオジェン）、通常は液体ヘリウムを沸騰させ
ることにより得られる。しかしながら、液体ヘリウムを
使用して低温にすることは広く実施されており、ＭＲＩ
動作に対しては満足できるものであるが、全世界のＭＲ
Ｉ設備に液体ヘリウムの間断のない供給源を設けるこ
と、並びにその貯蔵及び使用は、困難であると共に費用
のかかることがわかった。その結果、機械的変位形クラ
イオクーラ（低温冷却器）又は伝導冷却を用いて、沸騰
したヘリウムを凝縮させて再循環させることにかなりの
努力が向けられてきた。しかしながら、必要な量と要求
される温度の冷却とを行うクライオクーラの能力は、し
ばしば限界的であることがあった。望ましい冷却容量を
有しているクライオクーラの１つの形式は、２段クライ
オクーラの第２段又は低温段の圧縮機の移動するピスト
ン内の変位材として希土類材料を使用している。Ｅｒ3
Ｎｉ及びＥｒＮｉＣｏのような希土類材料の往復移動
は、磁気的遷移により４〜１０°Ｋの超伝導温度範囲内
で比較的高い熱容量を生じる。
【０００４】しかしながら、ＭＲＩの用途において強磁
性遷移希土類材料を利用しているあるクライオクーラを
用いることにより、ＭＲＩイメージング体積内に磁場の
著しい歪み及び摂動が発生する。移動するディスプレー
サ（変位機）内の希土類材料は、典型的な超伝導マグネ
ットの局所磁場によって磁化されたときに、可変磁場強
度の移動するマグネットとして作用し、その結果、超伝
導マグネットのイメージング体積内に磁場の変動が発生
し、これにより、このようなクライオクーラがＭＲＩ装
置に利用されているときの画像の歪みが生じるものと考
えられる。
性遷移希土類材料を利用しているあるクライオクーラを
用いることにより、ＭＲＩイメージング体積内に磁場の
著しい歪み及び摂動が発生する。移動するディスプレー
サ（変位機）内の希土類材料は、典型的な超伝導マグネ
ットの局所磁場によって磁化されたときに、可変磁場強
度の移動するマグネットとして作用し、その結果、超伝
導マグネットのイメージング体積内に磁場の変動が発生
し、これにより、このようなクライオクーラがＭＲＩ装
置に利用されているときの画像の歪みが生じるものと考
えられる。
【０００５】移動する希土類ディスプレーサによって発
生される時間と共に変化する磁場が、主マグネット・ア
センブリの種々の金属構造体内に、且つ主マグネット・
コイル内に渦電流を誘導することがある。ＭＲＩマグネ
ット・システムの目標は、イメージング中孔内のターゲ
ット（標的）磁場の完全な忠実度であり、そのために
は、イメージング中孔内の磁場が極めて均一であること
が要求される。希土類クライオクーラのＭＲＩの用途で
は、渦電流の存在は最も望ましくない。このような渦電
流は、主磁場にある磁場を重畳させるからである。
生される時間と共に変化する磁場が、主マグネット・ア
センブリの種々の金属構造体内に、且つ主マグネット・
コイル内に渦電流を誘導することがある。ＭＲＩマグネ
ット・システムの目標は、イメージング中孔内のターゲ
ット（標的）磁場の完全な忠実度であり、そのために
は、イメージング中孔内の磁場が極めて均一であること
が要求される。希土類クライオクーラのＭＲＩの用途で
は、渦電流の存在は最も望ましくない。このような渦電
流は、主磁場にある磁場を重畳させるからである。
【０００６】更に、超伝導マグネット構造の渦電流は、
このような構造の有限の電気抵抗により熱を発生する。
これは、渦電流のいわゆる交流加熱効果であり、適切な
冷却を行う際の付加的な問題である。バッキングコイル
と、銅及び超伝導のシールドとを含んでいるＭＲＩ装置
では、磁気シールド構成が用いられてきたが、上述した
画質及び他の問題が、ＭＲＩ装置での希土類クライオク
ーラの意図した使用を妨げてきた。本発明と同じ譲受人
に譲渡され、１９９６年１月４日に出願された係属米国
特許出願第０８／５８３，１８６号では、超伝導シール
ドがＭＲＩ内の勾配コイルをシールドするために使用さ
れている。超伝導材料が希土類クライオクーラをシール
ドするために提案されてきたが、銅／ニオブ−チタン
（ＮｂＴｉ）混合合金のような提案された材料は、クラ
イオクーラの負担となり、且つ過度の負担とさえなり得
る熱を発生する。
このような構造の有限の電気抵抗により熱を発生する。
これは、渦電流のいわゆる交流加熱効果であり、適切な
冷却を行う際の付加的な問題である。バッキングコイル
と、銅及び超伝導のシールドとを含んでいるＭＲＩ装置
では、磁気シールド構成が用いられてきたが、上述した
画質及び他の問題が、ＭＲＩ装置での希土類クライオク
ーラの意図した使用を妨げてきた。本発明と同じ譲受人
に譲渡され、１９９６年１月４日に出願された係属米国
特許出願第０８／５８３，１８６号では、超伝導シール
ドがＭＲＩ内の勾配コイルをシールドするために使用さ
れている。超伝導材料が希土類クライオクーラをシール
ドするために提案されてきたが、銅／ニオブ−チタン
（ＮｂＴｉ）混合合金のような提案された材料は、クラ
イオクーラの負担となり、且つ過度の負担とさえなり得
る熱を発生する。
【０００７】
【発明の目的】本発明の１つの目的は、ＭＲＩ内でヘリ
ウムを再循環させるために許容可能な且つ実用的な希土
類クライオクーラを提供することにある。本発明の更な
る目的は、クライオクーラによって発生される時間と共
に変化する磁場による主マグネットの磁場への侵入を排
除して、均一で時間的に一定なイメージング体積磁場を
可能にしながら交流熱の発生を最小にするＭＲＩ超伝導
マグネットにおける希土類クライオクーラ磁気シールド
を提供することにある。
ウムを再循環させるために許容可能な且つ実用的な希土
類クライオクーラを提供することにある。本発明の更な
る目的は、クライオクーラによって発生される時間と共
に変化する磁場による主マグネットの磁場への侵入を排
除して、均一で時間的に一定なイメージング体積磁場を
可能にしながら交流熱の発生を最小にするＭＲＩ超伝導
マグネットにおける希土類クライオクーラ磁気シールド
を提供することにある。
【０００８】
【発明の概要】本発明の一形式によれば、機械的変位希
土類クライオクーラが、ＭＲＩの超伝導動作において沸
騰したヘリウムを再循環させるための冷却を行う。シー
ルド・スリーブが、クライオクーラ・ハウジングの終端
部の希土類ディスプレーサの周りに設けられている。ハ
ウジングに近接していると共に、希土類ディスプレーサ
の移動によって発生された磁場に磁気的に結合されてい
るシールド・スリーブは、ビスマスの超伝導合金から選
択されている。希土類ディスプレーサの磁化及び希土類
ディスプレーサの移動により発生された磁場によって、
シールドに誘導される電流を超伝導電流として流すよう
に、合金は選択されている。これらは、誘導された磁場
に対抗していると共に、希土類ディスプレーサの移動に
よって発生された時間的及び空間的に変化する磁場から
ＭＲＩ主マグネット・コイルをシールドしている。更に
詳しくは、スリーブ材料は、鉛−ビスマスを含んでい
る。高純度高熱伝導率のアルミニウムのストリップが、
スリーブの熱抵抗を減少させると共にスリーブを素早く
超伝導動作を行うことができるように、鉛−ビスマス合
金の表面の溝に波形パターンで配置されている。更に詳
しく述べると、鉛−ビスマス合金は重量比で、およそ鉛
が６０部及びビスマスが４０部の共晶であってもよい。
スリーブは、クライオクーラが内部に配置されたＭＲＩ
マグネット・ハウジングの空洞の周りに配置されている
か、又は真空グリースと、銅粉末とを含んでいる熱グリ
ースを用いることによりクライオクーラ・ハウジングの
開放端の周りにぴったり嵌め込まれている。
土類クライオクーラが、ＭＲＩの超伝導動作において沸
騰したヘリウムを再循環させるための冷却を行う。シー
ルド・スリーブが、クライオクーラ・ハウジングの終端
部の希土類ディスプレーサの周りに設けられている。ハ
ウジングに近接していると共に、希土類ディスプレーサ
の移動によって発生された磁場に磁気的に結合されてい
るシールド・スリーブは、ビスマスの超伝導合金から選
択されている。希土類ディスプレーサの磁化及び希土類
ディスプレーサの移動により発生された磁場によって、
シールドに誘導される電流を超伝導電流として流すよう
に、合金は選択されている。これらは、誘導された磁場
に対抗していると共に、希土類ディスプレーサの移動に
よって発生された時間的及び空間的に変化する磁場から
ＭＲＩ主マグネット・コイルをシールドしている。更に
詳しくは、スリーブ材料は、鉛−ビスマスを含んでい
る。高純度高熱伝導率のアルミニウムのストリップが、
スリーブの熱抵抗を減少させると共にスリーブを素早く
超伝導動作を行うことができるように、鉛−ビスマス合
金の表面の溝に波形パターンで配置されている。更に詳
しく述べると、鉛−ビスマス合金は重量比で、およそ鉛
が６０部及びビスマスが４０部の共晶であってもよい。
スリーブは、クライオクーラが内部に配置されたＭＲＩ
マグネット・ハウジングの空洞の周りに配置されている
か、又は真空グリースと、銅粉末とを含んでいる熱グリ
ースを用いることによりクライオクーラ・ハウジングの
開放端の周りにぴったり嵌め込まれている。
【０００９】新規であると考えられる本発明の特徴は、
特許請求の範囲に具体的に記述されている。しかしなが
ら、本発明自体の構成及び動作の方法は本発明の更なる
目的及び利点と共に、図面と関連した以下の記述を参照
することにより最もよく理解され得る。図面を通して、
同様の参照番号は、同様の構成部分を表している。
特許請求の範囲に具体的に記述されている。しかしなが
ら、本発明自体の構成及び動作の方法は本発明の更なる
目的及び利点と共に、図面と関連した以下の記述を参照
することにより最もよく理解され得る。図面を通して、
同様の参照番号は、同様の構成部分を表している。
【００１０】
【実施例】図１に示されているように、２段のクライオ
クーラ１０が、内部の円筒形の中孔１２を形成している
ハウジング８を含んでいる。円筒形の中孔１２内で、機
械的駆動２１を介して交流駆動電動機１５によって駆動
される第２段のディスプレーサ１４が、矢印９で示され
るように往復する。駆動電動機１５は、一定周波数の交
流電源１９によって電力供給されている。第２段のディ
スプレーサ１４は、クライオクーラにおいて利用されて
いるＥｒＮｉＣｏのような希土類材料、例えばコールド
・ヘッドのモデル名ＲＤＫ−４０８として住友重機械工
業によって販売されているものである。
クーラ１０が、内部の円筒形の中孔１２を形成している
ハウジング８を含んでいる。円筒形の中孔１２内で、機
械的駆動２１を介して交流駆動電動機１５によって駆動
される第２段のディスプレーサ１４が、矢印９で示され
るように往復する。駆動電動機１５は、一定周波数の交
流電源１９によって電力供給されている。第２段のディ
スプレーサ１４は、クライオクーラにおいて利用されて
いるＥｒＮｉＣｏのような希土類材料、例えばコールド
・ヘッドのモデル名ＲＤＫ−４０８として住友重機械工
業によって販売されているものである。
【００１１】クライオクーラ（低温冷却器）１０は、Ｍ
ＲＩ超伝導マグネット３０内の壁２及び４によって形成
されている封止された空洞３２内に挿入されている。動
作について説明すると、第２段のディスプレーサ１４の
希土類材料は、磁気遷移のため４〜１０°Ｋの範囲の比
較的高い熱容量を有しており、これにより、クライオク
ーラ１０は、そのクライオクーラが熱的に接続されてい
る冷凍剤再凝縮装置３３の温度を超伝導温度に低下させ
ることができる。熱接続は分離可能な熱継手５０を介し
て成されており、熱継手５０は、クライオクーラ１０上
の銅の熱部材５２と、ＭＲＩマグネット３０内に設けら
れていると共に空洞３２の底面を形成している銅の熱部
材５４とを含んでいる。これにより、マグネット３０内
の真空を破壊したり、又はマグネットの超伝導動作を中
断することなく、クライオクーラ１０を除去することが
できる。これにより、沸騰した冷凍剤、典型的には、主
マグネット・コイル３４を超伝導温度に冷却するための
加圧された容器３５内のヘリウム・タンク３６からの液
体ヘリウムの沸騰によって生じるヘリウム・ガスの再凝
縮及び再循環が可能となる。本発明を適用することがで
きる適当なヘリウム再凝縮装置が、１９９５年１２月２
８日に出願され、本発明の譲り受け人に譲渡されたウィ
リアム・イー・チェン（William E.Chen）の米国特許出
願第０８／５８０，３５９号に示されている。その米国
特許出願に示されているように、ヘリウム・ガスは、再
凝縮表面５８相互の間を通過して再凝縮され、帰路６０
を介して液体ヘリウムとしてＭＲＩ超伝導マグネット３
０の加圧容器３５内の液体ヘリウム・タンクであって、
全体が参照番号３６として表されている液体ヘリウム・
タンクに戻される。その結果、ボイルオフ・ゼロの閉ル
ープ・ヘリウム沸騰及び再凝縮システムが得られ、外部
液体ヘリウムを定期的に追加することにより沸騰したヘ
リウムに対して補充する必要はなくなる。再凝縮表面５
８は、熱部材５４に設けられたスロットによって形成さ
れており、ヘリウム・ガスは、これらのスロットを通っ
て流れて、再凝縮される。
ＲＩ超伝導マグネット３０内の壁２及び４によって形成
されている封止された空洞３２内に挿入されている。動
作について説明すると、第２段のディスプレーサ１４の
希土類材料は、磁気遷移のため４〜１０°Ｋの範囲の比
較的高い熱容量を有しており、これにより、クライオク
ーラ１０は、そのクライオクーラが熱的に接続されてい
る冷凍剤再凝縮装置３３の温度を超伝導温度に低下させ
ることができる。熱接続は分離可能な熱継手５０を介し
て成されており、熱継手５０は、クライオクーラ１０上
の銅の熱部材５２と、ＭＲＩマグネット３０内に設けら
れていると共に空洞３２の底面を形成している銅の熱部
材５４とを含んでいる。これにより、マグネット３０内
の真空を破壊したり、又はマグネットの超伝導動作を中
断することなく、クライオクーラ１０を除去することが
できる。これにより、沸騰した冷凍剤、典型的には、主
マグネット・コイル３４を超伝導温度に冷却するための
加圧された容器３５内のヘリウム・タンク３６からの液
体ヘリウムの沸騰によって生じるヘリウム・ガスの再凝
縮及び再循環が可能となる。本発明を適用することがで
きる適当なヘリウム再凝縮装置が、１９９５年１２月２
８日に出願され、本発明の譲り受け人に譲渡されたウィ
リアム・イー・チェン（William E.Chen）の米国特許出
願第０８／５８０，３５９号に示されている。その米国
特許出願に示されているように、ヘリウム・ガスは、再
凝縮表面５８相互の間を通過して再凝縮され、帰路６０
を介して液体ヘリウムとしてＭＲＩ超伝導マグネット３
０の加圧容器３５内の液体ヘリウム・タンクであって、
全体が参照番号３６として表されている液体ヘリウム・
タンクに戻される。その結果、ボイルオフ・ゼロの閉ル
ープ・ヘリウム沸騰及び再凝縮システムが得られ、外部
液体ヘリウムを定期的に追加することにより沸騰したヘ
リウムに対して補充する必要はなくなる。再凝縮表面５
８は、熱部材５４に設けられたスロットによって形成さ
れており、ヘリウム・ガスは、これらのスロットを通っ
て流れて、再凝縮される。
【００１２】ディスプレーサ１４は交流駆動電動機１５
によって一定の周波数及び振幅で駆動され、移動するデ
ィスプレーサ内の希土類材料は、移動するマグネットと
して作用し、強い変動する磁場を発生している。この強
い変動する磁場は、ＭＲＩ超伝導マグネット３０の主マ
グネット・コイル３４によって発生される磁場と相互作
用して、ＭＲＩ超伝導マグネットのイメージング体積、
即ち中孔４０内に磁場の変動を生じさせることがあり得
る。従って、移動する第２段ディスプレーサ１４によっ
て発生される磁場を最小にすると共に又は、中央のイメ
ージング中孔若しくは体積４０内の磁場の均一性を損な
わないようにしなければならない。これは、希土類クラ
イオクーラ１０をＭＲＩイメージングでの使用に適する
ようにし、且つ実用的であるようにしなければならない
場合に、イメージング品質の歪みを回避するためであ
る。
によって一定の周波数及び振幅で駆動され、移動するデ
ィスプレーサ内の希土類材料は、移動するマグネットと
して作用し、強い変動する磁場を発生している。この強
い変動する磁場は、ＭＲＩ超伝導マグネット３０の主マ
グネット・コイル３４によって発生される磁場と相互作
用して、ＭＲＩ超伝導マグネットのイメージング体積、
即ち中孔４０内に磁場の変動を生じさせることがあり得
る。従って、移動する第２段ディスプレーサ１４によっ
て発生される磁場を最小にすると共に又は、中央のイメ
ージング中孔若しくは体積４０内の磁場の均一性を損な
わないようにしなければならない。これは、希土類クラ
イオクーラ１０をＭＲＩイメージングでの使用に適する
ようにし、且つ実用的であるようにしなければならない
場合に、イメージング品質の歪みを回避するためであ
る。
【００１３】超伝導スリーブ２０が、クライオクーラ１
０の第２段の第２段ディスプレーサ１４を取り囲んでい
る領域で空洞３２の周りに嵌め込まれている。超伝導ス
リーブ２０は、円筒の形状に鋳造された鉛−ビスマスで
あることが好ましい。鉛−ビスマス合金は、超伝導マグ
ネットのクェンチング、即ち超伝導動作の中断の際に望
ましい電流制限特性を示すことが明らかになった。急速
に低下する磁場によって生じる力は、例えばニオブ−チ
タン合金によって生じ得る力ほど強くない。従って、シ
ールドとマグネット・コイル３４との間の力はより小さ
い。ＰｂＢｉは、分離し得る２つの別々の相として存在
するので、クェンチング及び十分な混合がＰｂＢｉ超伝
導シールド２０の最高の臨界電流を達成するために必要
である。しかしながら、鉛−ビスマス合金は高い熱抵抗
をもたらすので、この高い熱抵抗によって、シールドは
超伝導状態になるための十分に低い温度に達しないこと
があり得る。
０の第２段の第２段ディスプレーサ１４を取り囲んでい
る領域で空洞３２の周りに嵌め込まれている。超伝導ス
リーブ２０は、円筒の形状に鋳造された鉛−ビスマスで
あることが好ましい。鉛−ビスマス合金は、超伝導マグ
ネットのクェンチング、即ち超伝導動作の中断の際に望
ましい電流制限特性を示すことが明らかになった。急速
に低下する磁場によって生じる力は、例えばニオブ−チ
タン合金によって生じ得る力ほど強くない。従って、シ
ールドとマグネット・コイル３４との間の力はより小さ
い。ＰｂＢｉは、分離し得る２つの別々の相として存在
するので、クェンチング及び十分な混合がＰｂＢｉ超伝
導シールド２０の最高の臨界電流を達成するために必要
である。しかしながら、鉛−ビスマス合金は高い熱抵抗
をもたらすので、この高い熱抵抗によって、シールドは
超伝導状態になるための十分に低い温度に達しないこと
があり得る。
【００１４】超伝導シールド又はスリーブ２０は、およ
そ鉛が６０部及びビスマスが４０部（重量比）の合金、
並びにビスマスが４８部、カドミウムが１３部、鉛が２
６部、スズが１３部の合金のような合金を利用してい
る。このようなシールドは、交流磁場を１００のオーダ
だけ小さくするシールドを行うことができる。図２及び
図３に示すように、高純度のアルミニウム・ストリップ
が超伝導スリーブ２０のスロット内又は溝内に設けられ
ており、ＰｂＢｉを電気的に分路することなく、従っ
て、シールドが温かく且つ冷却しつつあるときに渦電流
を許容することなく、シールドの熱抵抗を小さくする。
そ鉛が６０部及びビスマスが４０部（重量比）の合金、
並びにビスマスが４８部、カドミウムが１３部、鉛が２
６部、スズが１３部の合金のような合金を利用してい
る。このようなシールドは、交流磁場を１００のオーダ
だけ小さくするシールドを行うことができる。図２及び
図３に示すように、高純度のアルミニウム・ストリップ
が超伝導スリーブ２０のスロット内又は溝内に設けられ
ており、ＰｂＢｉを電気的に分路することなく、従っ
て、シールドが温かく且つ冷却しつつあるときに渦電流
を許容することなく、シールドの熱抵抗を小さくする。
【００１５】次に図２及び図３を参照すると、超伝導シ
ールド２０の外側表面６は、軸方向に伸びているスロッ
ト４４内に配置された高純度（残留抵抗比ＲＲＲが８０
００）の複数のアルミニウム・ストリップ４６を含んで
いる。スロット４４は、およそ幅１／８インチ（３．１
７５ｍｍ）及び深さ１／８インチ（３．１７５ｍｍ）で
あり、スロット４４は、厚さが１／４インチ（６．３５
ｍｍ）のスリーブ２０の外周表面６の周りに等間隔に配
置されている。アルミニウム・ストリップ４６のビスマ
スは１０億分の５よりも少なくなければならず、アルミ
ニウム・ストリップ４６の横断面はおよそ１．５ｍｍ×
２．０ｍｍでなければならない。鉛−ビスマスとアルミ
ニウムとの間の異なる熱収縮及び膨張率を補償するため
に、アルミニウム・ストリップ４６は、後で説明するよ
うに曲線状又は波状パターンで形成されている。
ールド２０の外側表面６は、軸方向に伸びているスロッ
ト４４内に配置された高純度（残留抵抗比ＲＲＲが８０
００）の複数のアルミニウム・ストリップ４６を含んで
いる。スロット４４は、およそ幅１／８インチ（３．１
７５ｍｍ）及び深さ１／８インチ（３．１７５ｍｍ）で
あり、スロット４４は、厚さが１／４インチ（６．３５
ｍｍ）のスリーブ２０の外周表面６の周りに等間隔に配
置されている。アルミニウム・ストリップ４６のビスマ
スは１０億分の５よりも少なくなければならず、アルミ
ニウム・ストリップ４６の横断面はおよそ１．５ｍｍ×
２．０ｍｍでなければならない。鉛−ビスマスとアルミ
ニウムとの間の異なる熱収縮及び膨張率を補償するため
に、アルミニウム・ストリップ４６は、後で説明するよ
うに曲線状又は波状パターンで形成されている。
【００１６】アルミニウム・ストリップ４６は、ＶＡＷ
によってＵＴＨ−１純度等級５Ｎ５という名称で販売さ
れているような高純度アルミニウムで製造されている。
図３に示すように、全体的に正弦波のパターンになるよ
うに曲げられた後に、参照番号４８、４８’及び４８”
のような頂点領域、即ち接触領域をフォームバル（form
var）のようなポリマでコーティングして、接触領域を
隔離することにより、ビスマスによるアルミニウムの汚
染を防止してもよい。代わりに、好ましくは、ストリッ
プ４６全体をコーティングすることもできる。保護され
たアルミニウム・ストリップ４６を溝４４内に挿入した
後に、比較的軟らかいスリーブ２０の外側表面６を叩く
か又は変形させて、図３に示すようなスロット４４に沿
って間隔を置いて配置されている保持器６２をアルミニ
ウム・ストリップ４６に被せることにより、アルミニウ
ム・ストリップ４６は定位置に保持されている。代わり
の保持手段として、スロット４４内に直接、重アルミニ
ウム酸化物でストリップ４６を鋳造するか、又はスリー
ブ２０の外側表面６の周りに１つ若しくはそれ以上のバ
ンド（図示していない）を設けることも可能である。
又、より高価にはなるが、アルミニウム・ストリップ４
６の代わりに、サファイアの棒を用いることもできる。
によってＵＴＨ−１純度等級５Ｎ５という名称で販売さ
れているような高純度アルミニウムで製造されている。
図３に示すように、全体的に正弦波のパターンになるよ
うに曲げられた後に、参照番号４８、４８’及び４８”
のような頂点領域、即ち接触領域をフォームバル（form
var）のようなポリマでコーティングして、接触領域を
隔離することにより、ビスマスによるアルミニウムの汚
染を防止してもよい。代わりに、好ましくは、ストリッ
プ４６全体をコーティングすることもできる。保護され
たアルミニウム・ストリップ４６を溝４４内に挿入した
後に、比較的軟らかいスリーブ２０の外側表面６を叩く
か又は変形させて、図３に示すようなスロット４４に沿
って間隔を置いて配置されている保持器６２をアルミニ
ウム・ストリップ４６に被せることにより、アルミニウ
ム・ストリップ４６は定位置に保持されている。代わり
の保持手段として、スロット４４内に直接、重アルミニ
ウム酸化物でストリップ４６を鋳造するか、又はスリー
ブ２０の外側表面６の周りに１つ若しくはそれ以上のバ
ンド（図示していない）を設けることも可能である。
又、より高価にはなるが、アルミニウム・ストリップ４
６の代わりに、サファイアの棒を用いることもできる。
【００１７】スロット４４内のストリップ４６の波状の
パターンによって、スロット４４の長さに沿ってインチ
（２．５４ｃｍ）当たりおよそ２つの接触点を有してい
る波形の集合体が得られる。機械的な曲げ及び叩きによ
り、ストリップ４６の熱伝導率は低下するが、適当な熱
伝導率を与えてスリーブ２０を超伝導温度まで素早く冷
却させるのに十分に高い値にとどまることが見出され
た。又、鉛−ビスマス・スリーブ２０は、ニオブ・チタ
ン／銅の混合物のような材料によって発生されるような
熱を発生しないので、ＭＲＩ超伝導マグネット３０の、
特にクライオクーラ１０における冷却能力が過重負担に
なることはない。
パターンによって、スロット４４の長さに沿ってインチ
（２．５４ｃｍ）当たりおよそ２つの接触点を有してい
る波形の集合体が得られる。機械的な曲げ及び叩きによ
り、ストリップ４６の熱伝導率は低下するが、適当な熱
伝導率を与えてスリーブ２０を超伝導温度まで素早く冷
却させるのに十分に高い値にとどまることが見出され
た。又、鉛−ビスマス・スリーブ２０は、ニオブ・チタ
ン／銅の混合物のような材料によって発生されるような
熱を発生しないので、ＭＲＩ超伝導マグネット３０の、
特にクライオクーラ１０における冷却能力が過重負担に
なることはない。
【００１８】本発明は特に、大きさが０．５〜１．５テ
スラのＭＲＩ超伝導マグネットに適用することができ
る。超伝導シールド２０は、クライオクーラ１０の第２
段ディスプレーサ１４によって発生される時間と共に変
動する磁場の磁場侵入を除去すると共に、第２段ディス
プレーサ１４の磁気的妨害から主マグネット・コイル３
４を有効に磁気的にシールドする。これにより、最小の
交流加熱（典型的には、２、３ミリワット未満）と、非
常に長く（１，０００秒よりも大）、実質的に無限大で
さえある時定数とを有しているシールドが得られる。
スラのＭＲＩ超伝導マグネットに適用することができ
る。超伝導シールド２０は、クライオクーラ１０の第２
段ディスプレーサ１４によって発生される時間と共に変
動する磁場の磁場侵入を除去すると共に、第２段ディス
プレーサ１４の磁気的妨害から主マグネット・コイル３
４を有効に磁気的にシールドする。これにより、最小の
交流加熱（典型的には、２、３ミリワット未満）と、非
常に長く（１，０００秒よりも大）、実質的に無限大で
さえある時定数とを有しているシールドが得られる。
【００１９】超伝導シールド２０は連続した超伝導シー
トであるので、無限の数の超伝導ループを含むことがで
き、磁場を連続的に発生して、ＭＲＩ超伝導マグネット
３０の主マグネット・コイル３４をクライオクーラ１０
の磁場の摂動からシールドすると共に、クライオクーラ
１０の磁場の摂動がＭＲＩ中孔のイメージング体積４０
内の磁場に悪影響を与えないようにすることができる。
これにより、主マグネット・コイル３４及び付随するコ
イル（図示していない）は、クライオクーラ１０の希土
類の第２段ディスプレーサ１４からの過度の磁気的妨害
なしに、所望の必要な磁場の均一度及び安定度を与える
ことができる。
トであるので、無限の数の超伝導ループを含むことがで
き、磁場を連続的に発生して、ＭＲＩ超伝導マグネット
３０の主マグネット・コイル３４をクライオクーラ１０
の磁場の摂動からシールドすると共に、クライオクーラ
１０の磁場の摂動がＭＲＩ中孔のイメージング体積４０
内の磁場に悪影響を与えないようにすることができる。
これにより、主マグネット・コイル３４及び付随するコ
イル（図示していない）は、クライオクーラ１０の希土
類の第２段ディスプレーサ１４からの過度の磁気的妨害
なしに、所望の必要な磁場の均一度及び安定度を与える
ことができる。
【００２０】一実施例のスリーブ２０は、銅粉又ははん
だを含んでいる真空グリースである熱グリースを用い
て、超伝導クライオクーラ１０のハウジング８の円筒形
の外側表面の周りにきちんと嵌め込まれており、これに
より、クライオクーラの第２段ディスプレーサ１４との
良好な熱接触及び磁気的結合が得られる。本発明のある
特徴のみを図示すると共に説明してきたが、当業者は多
くの変形及び変更を考え得るであろう。従って、特許請
求の範囲は、本発明の要旨の範囲内でこのような変形及
び変更をすべて包含することが理解されるはずである。
だを含んでいる真空グリースである熱グリースを用い
て、超伝導クライオクーラ１０のハウジング８の円筒形
の外側表面の周りにきちんと嵌め込まれており、これに
より、クライオクーラの第２段ディスプレーサ１４との
良好な熱接触及び磁気的結合が得られる。本発明のある
特徴のみを図示すると共に説明してきたが、当業者は多
くの変形及び変更を考え得るであろう。従って、特許請
求の範囲は、本発明の要旨の範囲内でこのような変形及
び変更をすべて包含することが理解されるはずである。
【図１】本発明によるＭＲＩ超伝導マグネットのための
ゼロ・ボイルオフＭＲＩ冷凍剤再凝縮用クライオクーラ
の断面図である。
ゼロ・ボイルオフＭＲＩ冷凍剤再凝縮用クライオクーラ
の断面図である。
【図２】図１の超伝導スリーブの詳細を示す図である。
【図３】図２の線３−３に沿って見た図２の拡大断面部
の図であって、超伝導スリーブ内のスロットの詳細を示
している図である。
の図であって、超伝導スリーブ内のスロットの詳細を示
している図である。
８ ハウジング １０ クライオクーラ １４ 第２段ディスプレーサ ２０ 超伝導シールド又はスリーブ ３２ 空洞 ３３ 冷凍剤再凝縮装置 ４４ スロット ４６ ストリップ ６２ 保持器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル・クリスチャン・ウッズ アメリカ合衆国、サウス・カロライナ州、 フローレンス、ウッド・ダック・レーン、 838番 (72)発明者 グランビレ・ジア・ワード，ジュニア アメリカ合衆国、サウス・カロライナ州、 フローレンス、スワン・ポイント、928番 (72)発明者 グレゴリ・ファリン・ヘイワース アメリカ合衆国、サウス・カロライナ州、 フローレンス、サウスボラフ・ロード・ア パートメント・１エーチ、3703番 (72)発明者 クリストファー・グス・キング アメリカ合衆国、サウス・カロライナ州、 フローレンス、ブランドン・ドライブ、 1620番
Claims (18)
- 【請求項１】 磁気共鳴イメージング超伝導マグネット
のための希土類ディスプレーサを利用した機械的クライ
オクーラを有している冷凍剤再凝縮システムであって、 前記クライオクーラの希土類ディスプレーサを取り囲ん
でいるスリーブであって、前記希土類ディスプレーサの
移動により発生される磁場に磁気的に結合されており、
該磁場により該シールド内に誘導される電流を超伝導電
流として流す鉛合金を含んでいるスリーブと、 該スリーブの表面に沿った高熱伝導率部材であって、前
記超伝導電流の流れは、前記希土類ディスプレーサの前
記移動により発生される前記磁場から前記超伝導マグネ
ットをシールドするために、誘導される前記磁場と反対
向きであり、前記クライオクーラは、冷凍剤再凝縮手段
に熱的に結合されている、高熱伝導率部材とを備えた冷
凍剤再凝縮システム。 - 【請求項２】 高熱伝導率部材が、前記スリーブの表面
に沿って配置されている請求項１に記載の超伝導マグネ
ット冷凍剤再凝縮器。 - 【請求項３】 前記超伝導マグネットは内部に、閉じた
空洞を含んでおり、前記クライオクーラは、前記空洞内
に取り外し可能に配置されている請求項２に記載の超伝
導マグネット冷凍剤再凝縮器。 - 【請求項４】 前記スリーブは、鉛−ビスマス合金であ
り、前記熱伝導率部材は、前記スリーブの熱抵抗を減少
させるアルミニウムのストリップである請求項２に記載
の超伝導マグネット冷凍剤再凝縮器。 - 【請求項５】 高純度のアルミニウムの前記アルミニウ
ムのストリップは、前記スリーブ上の溝内で波形パター
ンとなるように曲げられており、前記アルミニウムと前
記スリーブとの間にポリマ界面が設けられている請求項
４に記載の超伝導マグネット冷凍剤再凝縮器。 - 【請求項６】 前記アルミニウムのストリップの前記波
形パターンは、およそ正弦曲線状である請求項５に記載
の超伝導マグネット冷凍剤再凝縮器。 - 【請求項７】 前記アルミニウムのストリップは、およ
そ１．５ｍｍ×２．０ｍｍの断面を有しており、１０個
を超えるスロットが、前記スリーブの円周の周りに軸方
向に隔設されている請求項６に記載の超伝導マグネット
冷凍剤再凝縮器。 - 【請求項８】 前記スリーブは、鉛−ビスマス合金であ
ると共に、該スリーブの熱抵抗を減少させる複数の埋め
込まれたサファイアを含んでいる請求項２に記載の超伝
導マグネット冷凍剤再凝縮器。 - 【請求項９】 前記鉛合金は、重量比でおよそ、スズが
１５．５部、鉛が３２部及びビスマスが５２．５部であ
る請求項３に記載の超伝導マグネット冷凍剤再凝縮器。 - 【請求項１０】 前記鉛合金は、およそビスマスが４０
〜４６部及び鉛が６０〜５４部を含んでいる請求項３に
記載の超伝導マグネット冷凍剤再凝縮器。 - 【請求項１１】 前記鉛合金は、およそ鉛が４８部、カ
ドミウムが１３部及びスズが１３部である請求項１に記
載の超伝導マグネット冷凍剤再凝縮器。 - 【請求項１２】 前記スリーブは、前記空洞の周りに配
置されている請求項３に記載の超伝導マグネット冷凍剤
再凝縮器。 - 【請求項１３】 前記クライオクーラは、多段クライオ
クーラであり、前記磁気シールドは、前記クライオクー
ラの最低温段を取り囲んでいる請求項１２に記載の超伝
導マグネット冷凍剤再凝縮器。 - 【請求項１４】 前記冷凍剤は、ヘリウムである請求項
３に記載の超伝導マグネット冷凍剤再凝縮器。 - 【請求項１５】 前記アルミニウムのストリップは、前
記スリーブの外側表面上の軸方向に延びている溝に配置
されていると共に、所定位置に保持されている請求項１
３に記載の超伝導マグネット冷凍剤再凝縮器。 - 【請求項１６】 前記アルミニウムのストリップは、該
アルミニウムのストリップの一部に被さっている前記ス
リーブの変形を含んでいる保持手段により所定位置に保
持されている請求項１４に記載の超伝導マグネット冷凍
剤再凝縮器。 - 【請求項１７】 前記シールドの厚さは、およそ１／８
インチであり、前記クライオクーラは、多段クライオク
ーラであり、前記シールドは、前記クライオクーラの最
低温段を取り囲んでいる請求項１４に記載の超伝導マグ
ネット冷凍剤再凝縮器。 - 【請求項１８】 前記クライオクーラは、外側のハウジ
ングを含んでおり、前記スリーブは、前記ハウジングと
前記スリーブとの間の熱グリースで前記クライオクーラ
のハウジングの周りにぴったり嵌め込まれている請求項
４に記載の超伝導マグネット冷凍剤再凝縮器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/741993 | 1996-10-31 | ||
| US08/741,993 US5701744A (en) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | Magnetic resonance imager with helium recondensing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10213357A true JPH10213357A (ja) | 1998-08-11 |
| JP3972968B2 JP3972968B2 (ja) | 2007-09-05 |
Family
ID=24983076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29859197A Expired - Fee Related JP3972968B2 (ja) | 1996-10-31 | 1997-10-30 | 冷凍剤再凝縮システム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5701744A (ja) |
| EP (1) | EP0840136B1 (ja) |
| JP (1) | JP3972968B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006046896A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-16 | Bruker Biospin Ag | クライオスタット構造の無損失冷媒冷却装置 |
| JP2007155319A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-06-21 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 磁気シールド付き冷凍機 |
| EP1923714A2 (en) | 2006-11-20 | 2008-05-21 | Hitachi, Ltd. | Superconductive magnet with shielded refrigerator |
| JP2012234939A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | High Energy Accelerator Research Organization | 超電導磁石用磁気遮蔽材 |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5782095A (en) * | 1997-09-18 | 1998-07-21 | General Electric Company | Cryogen recondensing superconducting magnet |
| US6029458A (en) * | 1998-05-07 | 2000-02-29 | Eckels; Phillip William | Helium recondensing magnetic resonance imager superconducting shield |
| US6011454A (en) * | 1998-12-30 | 2000-01-04 | Huang; Xianrui | Superconducting magnet suspension assembly |
| US6484516B1 (en) | 2001-12-07 | 2002-11-26 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method and system for cryogenic refrigeration |
| DE10354676B4 (de) * | 2003-11-22 | 2006-12-21 | Bruker Biospin Gmbh | Magnetsystem mit flächenhafter, mehrlagiger Anordnung von Supraleiterdrähten |
| US7263841B1 (en) * | 2004-03-19 | 2007-09-04 | Praxair Technology, Inc. | Superconducting magnet system with supplementary heat pipe refrigeration |
| DE102004023073B3 (de) * | 2004-05-11 | 2006-01-05 | Bruker Biospin Gmbh | Magnetsystem mit abgeschirmten Regeneratorgehäuse und Verfahren zum Betrieb eines solchen Magnetsystems |
| DE102004023072B4 (de) * | 2004-05-11 | 2008-08-14 | Bruker Biospin Ag | Magnetsystem mit abgeschirmtem Regeneratormaterial und Verfahren zum Betrieb des Magnetsystems |
| WO2005117036A1 (en) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Siemens Magnet Technology Ltd | Electrically conductive shield for refrigerator |
| GB0411607D0 (en) * | 2004-05-25 | 2004-06-30 | Oxford Magnet Tech | Recondenser interface |
| GB0411603D0 (en) * | 2004-05-25 | 2004-06-30 | Oxford Magnet Tech | Electromagnetic shield for refrigerator |
| WO2005116515A1 (en) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Siemens Magnet Technology Ltd | Cooling apparatus comprising a thermal interface and method for recondensing a cryogen gas |
| GB2431462B (en) * | 2005-02-05 | 2008-01-09 | Siemens Magnet Technology Ltd | Recondensing service neck for cryostat |
| CN101213468B (zh) * | 2005-06-28 | 2012-06-27 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于磁共振成像的铁磁屏蔽罩 |
| JP4404021B2 (ja) * | 2005-06-30 | 2010-01-27 | 株式会社日立製作所 | Ｍｒｉ用超電導磁石 |
| JP4796393B2 (ja) * | 2006-01-17 | 2011-10-19 | 株式会社日立製作所 | 超電導電磁石 |
| US9234691B2 (en) * | 2010-03-11 | 2016-01-12 | Quantum Design International, Inc. | Method and apparatus for controlling temperature in a cryocooled cryostat using static and moving gas |
| US8570043B2 (en) | 2010-10-05 | 2013-10-29 | General Electric Company | System and method for self-sealing a coldhead sleeve of a magnetic resonance imaging system |
| CN103077797B (zh) * | 2013-01-06 | 2016-03-30 | 中国科学院电工研究所 | 用于头部成像的超导磁体系统 |
| WO2016070695A1 (en) | 2014-11-04 | 2016-05-12 | Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. | Displacer in magnetic resonance imaging system |
| JP2022161154A (ja) * | 2021-04-08 | 2022-10-21 | 住友重機械工業株式会社 | 超伝導磁石装置およびサイクロトロン |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3167136B2 (ja) * | 1990-12-25 | 2001-05-21 | 株式会社イノアックコーポレーション | 発泡体複合品 |
| US5442928A (en) * | 1994-08-05 | 1995-08-22 | General Electric | Hybrid cooling system for a superconducting magnet |
| DE69523883T2 (de) * | 1994-12-29 | 2002-08-29 | Gen Electric | Supraleitender Magnet mit Helium-Rekondensierung |
-
1996
- 1996-10-31 US US08/741,993 patent/US5701744A/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-10-30 JP JP29859197A patent/JP3972968B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-10-31 EP EP97308759A patent/EP0840136B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006046896A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-16 | Bruker Biospin Ag | クライオスタット構造の無損失冷媒冷却装置 |
| JP2007155319A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-06-21 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 磁気シールド付き冷凍機 |
| EP1923714A2 (en) | 2006-11-20 | 2008-05-21 | Hitachi, Ltd. | Superconductive magnet with shielded refrigerator |
| US7714574B2 (en) | 2006-11-20 | 2010-05-11 | Hitachi, Ltd. | Superconducting magnet with refrigerator and magnetic resonance imaging apparatus using the same |
| JP2012234939A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | High Energy Accelerator Research Organization | 超電導磁石用磁気遮蔽材 |
| US9103005B2 (en) | 2011-04-28 | 2015-08-11 | Inter-University Research Institute Corporation High Energy Accelerator Research Organization | Magnetic shielding material for superconducting magnet |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0840136B1 (en) | 2004-01-07 |
| EP0840136A1 (en) | 1998-05-06 |
| JP3972968B2 (ja) | 2007-09-05 |
| US5701744A (en) | 1997-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3972968B2 (ja) | 冷凍剤再凝縮システム | |
| EP0955555B1 (en) | Cryocooler with a superconducting sleeve for a helium recondensing magnetic resonance imager | |
| EP1460444B1 (en) | Pulse tube cryocooler system for magnetic resonance superconducting magnets | |
| JP4417247B2 (ja) | 超伝導磁石と冷凍ユニットとを備えたｍｒｉ装置 | |
| JP4031121B2 (ja) | クライオスタット装置 | |
| US8072219B2 (en) | Regenerative expansion apparatus, pulse tube cryogenic cooler, magnetic resonance imaging apparatus, nuclear magnetic resonance apparatus, superconducting quantum interference device flux meter, and magnetic shielding method of the regenerative expansion apparatus | |
| CN101226809B (zh) | 超导磁铁装置及磁共振摄像装置 | |
| US5442928A (en) | Hybrid cooling system for a superconducting magnet | |
| JPH11317307A (ja) | ゼロ・ボイルオフ冷凍剤冷却式再凝縮形超伝導磁石集成体 | |
| US8171741B2 (en) | Electrically conductive shield for refrigerator | |
| US20020063616A1 (en) | Liquid cryogen-free superconducting magnet system | |
| EP1899741B1 (en) | Ferromagnetic shield for magnetic resonance imaging | |
| US20090275476A1 (en) | Cryostat assembly | |
| US6847278B2 (en) | Magnetic device | |
| JP2006038446A (ja) | 遮蔽された蓄熱材を備える磁石システム | |
| Batey et al. | Integration of superconducting magnets with cryogen-free dilution refrigerator systems | |
| Jirmanus | Introduction to laboratory cryogenics | |
| JP5920924B2 (ja) | 超電導磁石装置及び磁気共鳴撮像装置 | |
| EP3674737A1 (en) | Method for tuning a resonance frequency of an rf coil for a magnetic resonance system, a cryogenic device and magnectic resonance system assembly comprising such cryogenic device | |
| US7348777B2 (en) | Thermal shield to coldhead sleeve thermal contact | |
| Iwasa et al. | A solid-nitrogen cooled Nb/sub 3/Sn NMR magnet operating in the range 8-10 K | |
| JP2001263844A (ja) | 極低温冷凍機 | |
| WO2005117036A1 (en) | Electrically conductive shield for refrigerator | |
| Thummes et al. | Reaching 96 mK by a pulse-tube precooled adiabatic demagnetization refrigerator | |
| Tausczik | Magnetically active regeneration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040831 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040831 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060613 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060804 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061114 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070123 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070508 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070605 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100622 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |