KR101969593B1 - System - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구조가 복잡하지 않으면서도 안정적으로 원하는 효과를 도출할 수 있으며, 열손실을 최소화하여 에너지 비용을 경감시키면서도 장치의 성능을 최대화시킬 수 있으며, 냉동기로부터 전해지는 진동을 최소화하여 장치의 정확성과 안정성을 높이고 내구성을 강화할 수 있도록 하는 무냉매 전자석 장치에 관한 것으로서, 중심축이 수평으로 배치된 도넛 형태로 형성되며 내부가 중공으로 이루어져 공간부가 형성되며 공간부는 진공인 상태를 유지하는 진공 수용체, 상기 진공 수용체 상부에 결합되고 중심축이 수직으로 배치되는 중공 원통 형태의 냉동기 수용부, 상기 냉동기 수용부의 상단부에 결합되어 저열원으로서의 기능을 수행하는 냉동기, 상기 진공 수용체 내부에 상기 진공 수용체와 동일한 형태로 배치되어 외부로부터의 열을 차폐하는 열차폐 수용체, 상기 냉동기의 저열단에 일단이 결합되고 상기 냉동기 수용부를 거쳐 타단이 상기 열차폐 수용체 내부에 위치하도록 배치되는 냉동기 2단부, 상기 열차폐 수용체 내부 중심부에 중공 원통형으로 배치되고 초전도 전자석을 수용하는 보빈 및 상기 보빈의 외주연에 결합되고 상기 냉동기 2단부의 단부와 연결되어 열을 배출하는 2단부 금속 열전도체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention can achieve the desired effect stably without complicated structure, can maximize the performance of the device while minimizing the heat loss to reduce the energy cost, and minimize the vibration transmitted from the freezer and the accuracy of the device The present invention relates to a refrigerant-free electromagnet device capable of increasing stability and strengthening durability, wherein the central axis is formed in a donut shape with a horizontal axis disposed horizontally, and a hollow portion is formed therein to form a space portion, and the vacuum portion maintains a vacuum state. A hollow cylinder-type freezer accommodating portion coupled to the upper part of the vacuum container and disposed vertically, a freezer coupled to the upper end of the freezer accommodating part to perform a function as a low heat source, in the same shape as the vacuum container in the vacuum container. Arranged to shield heat from the outside A heat shield container, one end is coupled to the low end of the refrigerator and the other end via the freezer receiving portion is arranged so that the other end is located inside the heat shield container, a hollow cylindrically arranged in the inner core of the heat shield container and superconducting electromagnet It is characterized in that it comprises a bobbin for receiving and a two-stage metal thermal conductor coupled to the outer periphery of the bobbin and connected to the end of the second stage of the freezer to discharge heat.
Description
본 발명은 자기공명영상장치 등에 사용되는 무냉매 전자석 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 헬륨과 같은 극저온 냉매를 사용하지 않고 전도에 의해 냉각을 수행하는 전도 냉각 방식을 채용한 무냉매 전자석 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a refrigerantless electromagnet device for use in a magnetic resonance imaging device, and more particularly, to a refrigerantless electromagnet device employing a conduction cooling method that conducts cooling by conduction without using a cryogenic refrigerant such as helium. It is about.
전자석 장치는 극저온 하에서 작동하므로 액체 헬륨 등의 냉매를 사용하여 전자석을 극저온으로 냉각을 시키거나 냉동기를 전자석과 전도도가 우수한 금속과 연결하여 열전도를 통해 전자석을 극저온으로 냉각을 시키는 방법이 사용되고 있다.Since the electromagnet device operates at a cryogenic temperature, a method of cooling the electromagnet to cryogenic temperature through heat conduction by cooling the electromagnet to cryogenic temperature using a refrigerant such as liquid helium or by connecting the freezer with an electromagnet and a metal having excellent conductivity.
액체 헬륨과 같은 냉매를 사용하는 방식은 극저온의 냉매가 사용됨으로써 제조뿐만 아니라 유지비용이 상승하고 장치가 복잡하고 대형화되어야 하는 등의 문제점이 있다. The method of using a coolant such as liquid helium has a problem that the cryogenic coolant is used to increase not only the manufacturing but also the maintenance cost and the complexity and size of the device.
이에 대한 대안으로 근래에 소형의 전자석 장치에 전도 냉각 방식이 적용되고 있으며, 대표적인 예로 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2014-0045382호(2014.4.16., 공개)는 초전도코일과 이를 냉각하기 위한 저온냉동기를 구비하는 것을 특징으로 하는 초전도 자석장치이다.As an alternative to this, the conductive cooling method has been applied to a small electromagnet device in recent years, and the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0045382 (published on April 16, 2014) discloses a superconducting coil and a method for cooling the same. A superconducting magnet device comprising a low temperature freezer.
그런데 이와 같은 종래기술은 구조가 복잡하고 외부로의 열 전도에 의한 열손실이 클 뿐만 아니라 저온냉동기에서 발생되는 진동이 전달되어 소기의 목적을 달성하는데 어려움이 있는 문제점이 있다.However, such a prior art has a problem in that the structure is complicated and the heat loss caused by the heat conduction to the outside is not only large, but also the vibration generated in the low temperature freezer is transmitted to achieve the desired purpose.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명은 구조가 복잡하지 않으면서도 안정적으로 원하는 효과를 도출할 수 있도록 하는 무냉매 전자석 장치를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.In order to solve the problems as described above, an object of the present invention is to provide a refrigerant-free electromagnet device which can stably produce a desired effect without a complicated structure.
또한, 본 발명은 열손실을 최소화하여 에너지 비용을 경감시키면서도 장치의 성능을 최대화시킬 수 있도록 하는 무냉매 전자석 장치를 제공하고자 하는 데 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a refrigerant-free electromagnet device that can maximize the performance of the device while minimizing heat loss to reduce energy costs.
또한, 본 발명은 냉동기로부터 전해지는 진동을 최소화하여 자기공명영상 장치 이미지 품질 향상 및 장치의 정확성과 안정성을 높이고 내구성을 강화할 수 있도록 하는 무냉매 전자석 장치를 제공하고자 하는 데 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to provide a refrigerant-free electromagnet device to minimize the vibration transmitted from the freezer to improve the image quality of the magnetic resonance imaging device and to increase the accuracy and stability of the device and to enhance durability.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명인 무냉매 전자석 장치는,As a means for solving the problems as described above, the refrigerant-free electromagnet device of the present invention,
중심축이 수평으로 배치된 도넛 형태로 형성되며 내부가 중공으로 이루어져 공간부가 형성되며 공간부는 진공인 상태를 유지하는 진공 수용체,The central axis is formed in the shape of a donut with a horizontally arranged, the interior is hollow to form a space, the space is a vacuum container for maintaining a vacuum state,
상기 진공 수용체 상부에 결합되고 중심축이 수직으로 배치되는 중공 원통 형태의 냉동기 수용부,The refrigerator receiving portion of the hollow cylindrical form coupled to the upper portion of the vacuum container and the central axis is arranged vertically,
상기 냉동기 수용부의 상단부에 결합되어 저열원으로서의 기능을 수행하는 냉동기,A freezer coupled to an upper end of the freezer accommodating portion to perform a function as a low heat source;
상기 진공 수용체 내부에 상기 진공 수용체와 동일한 형태로 배치되어 외부로부터의 열을 차폐하는 열차폐 수용체,A heat shield container disposed in the same shape as the vacuum container to shield heat from the outside;
상기 냉동기의 저열단에 일단이 결합되고 상기 냉동기 수용부를 거쳐 타단이 상기 열차폐 수용체 내부에 위치하도록 배치되는 냉동기 2단부,One end of the refrigerator is coupled to the low end of the refrigerator, and the other end of the refrigerator is disposed so that the other end is located inside the heat shield container,
상기 열차폐 수용체 내부 중심부에 중공 원통형으로 배치되고 초전도 전자석을 수용하는 보빈 및A bobbin arranged in a hollow cylindrical shape in a central portion of the heat shield container and accommodating a superconducting electromagnet;
상기 보빈의 외주연에 결합되고 상기 냉동기 2단부의 단부와 연결되어 열을 배출하는 2단부 금속 열전도체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it comprises a two-stage metal thermal conductor coupled to the outer periphery of the bobbin and connected to the end of the second stage of the freezer to discharge heat.
또한, 상기 냉동기 2단부의 단부와 2단부 금속 열전도체의 연결은 서로의 양측단을 연결하는 2단부 플렉시블 금속 열전도 링크로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the connection between the end of the second end of the refrigerator and the two-end metal thermal conductor is characterized by consisting of a two-step flexible metal thermal conductive link connecting both ends of each other.
또한, 상기 냉동기 1단부의 단부와 상기 열차폐 수용체의 상측 양단을 연결하는 1단부 플렉시블 금속 열전도 링크를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the refrigerator is characterized in that it further comprises a one-end flexible metal heat conducting link connecting the both ends of the refrigerator and the upper end of the heat shield container.
또한, 상기 보빈은 중공 원통체로 형성되고 그 일단에는 단면이 확장된 플렌지부가 구비되며,In addition, the bobbin is formed of a hollow cylinder and one end thereof is provided with a flange portion having an expanded cross section,
상기 플렌지부의 내측면에 일단이 결합되고 상기 열차폐 수용체를 관통하여 상기 진공 수용체의 측벽에 타단이 결합되는 열전달 저감 지지부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.One end is coupled to the inner surface of the flange portion and is characterized in that it further comprises a heat transfer reducing support member penetrating the heat shield container and the other end is coupled to the side wall of the vacuum receptor.
상기한 바와 같은 과제해결수단을 통해, 본 발명인 무냉매 전자석 장치는 구조가 복잡하지 않으면서도 안정적으로 원하는 효과를 도출할 수 있고, 외부로의 열손실을 최소화하여 에너지 비용을 경감시키면서도 장치의 성능을 최대화시킬 수 있으며, 냉동기로부터 전해지는 진동을 최소화하여 자기공명영상 장치 이미지 품질 향상 및 장치의 정확성과 안정성을 높이고 내구성을 강화할 수 있는 등의 다양한 이점이 있다.Through the problem solving means as described above, the present invention, the refrigerant-free electromagnet device can achieve a desired effect stably without a complicated structure, and minimize the heat loss to the outside to reduce the energy cost while improving the performance of the device It can be maximized, by minimizing the vibration transmitted from the freezer to improve the image quality of the magnetic resonance imaging device, and to increase the accuracy and stability of the device and to enhance durability.
도 1은 본 발명에 따른 무냉매 전자석 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 무냉매 전자석 장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 무냉매 전자석 장치를 다른 방향에서 도시한 단면도이다.1 is a perspective view showing a refrigerantless electromagnet apparatus according to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a refrigerantless electromagnet apparatus according to the present invention.
3 is a cross-sectional view showing the refrigerantless electromagnet apparatus according to the present invention from another direction.
본 발명에 따른 무냉매 전자석 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Preferred embodiments of the refrigerantless electromagnet apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 무냉매 전자석 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 무냉매 전자석 장치를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 무냉매 전자석 장치를 다른 방향에서 도시한 단면도이다.1 is a perspective view showing a refrigerantless electromagnet device according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing a refrigerantless electromagnet device according to the present invention, Figure 3 shows a refrigerantless electromagnet device according to the present invention from another direction One cross section.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무냉매 전자석 장치는 그 중심축이 수평으로 배치된 도넛 형태로 형성되며 내부가 중공(中空)으로 이루어져 공간부가 형성되며 공간부는 진공(眞空)인 상태를 유지하며 외부 케이싱으로써 역할을 수행하는 스틸, 알루미늄 등 재질의 진공 수용체(1)와, 상기 진공 수용체(1) 상부에 결합되고 중심축이 수직(垂直)으로 배치되어 후술하는 냉동기(3)와 연결되는 냉동기 2단부(5)를 수용하는 중공 원통(中空 圓筒) 형태인 스틸 등 재질의 냉동기 수용부(2)와, 상기 냉동기 수용부(2)의 상단부에 결합되어 저열원(低熱原)으로서의 기능을 수행하는 냉동기(3)와, 상기 진공 수용체(1) 내부에 상기 진공 수용체(1)와 동일한 형태로 배치되어 외부로부터의 복사열 등의 열을 차폐하는 열차폐 수용체(4)와, 상기 냉동기(3)의 저열단(低熱端, 실질적으로 증발기나 저열 열교환기에 해당)에 일단이 결합되고 상기 냉동기 수용부(2)를 거쳐 타단이 상기 열차폐 수용체(4) 내부에 위치하도록 배치되어 열전도(熱傳導)에 의해 냉각을 수행하는 냉동기 2단부(5)와, 상기 열차폐 수용체(4) 내부 중심부에 중공 원통형으로 배치되고 초전도 전자석을 수용하는 보빈(6)과, 상기 보빈(6)의 외주연에 결합되고 상기 냉동기 2단부(5)의 단부와 연결되어 열을 배출하는 2단부 금속 열전도체(7)를 포함하여 구성된다.As shown in Figures 1 to 3, the refrigerant-free electromagnet apparatus according to the present invention is formed in the shape of a donut with its central axis arranged horizontally, the interior is hollow to form a space portion, the space portion is vacuum Vacuum receptor (1) made of steel, aluminum, etc., which maintains a state and serves as an outer casing, and a freezer (2) coupled to the upper part of the vacuum container (1) and having a central axis disposed vertically 3) a freezer accommodating
여기서, 자기공명영상 장치로 사용시 도넛 형태로 이루어지는 진공 수용체(1)의 중간의 관통구에는 피검 대상물이 투입되게 되며, 상기 냉동기(3)는 압축기를 구비하는 통상의 냉동기(3)가 사용되며, 상기 열차폐 수용체(4)는 앞서 설명한 바와 같이 복사열의 차단 등의 목적으로 설치되는 부재로서 알루미늄으로 제작됨이 바람직하나 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.Here, the object to be inspected is introduced into the through hole in the middle of the
이와 같은 구조를 통해 상기 냉동기(3)의 저열원은 상기 냉동기 2단부(5)를 통해 보빈(6)과 전자석에 연결되어 전도 냉각이 이루어지게 된다.Through such a structure, the low heat source of the
또한, 본 발명은 상기 냉동기 2단부(5)의 단부와 2단부 금속 열전도체(7)의 연결은 서로의 양측단을 연결하는 2단부 플렉시블 금속 열전도 링크(8)로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 여기서, '플렉시블'의 의미는 충분한 가요성을 구비할 수 있도록 한다는 의미로서, 외부 진동의 전달시 변형을 통해 진동을 흡수할 수 있는 정도의 것이며, 이를 통해 냉동기(3)의 구동으로 인해 발생되어 상기 냉동기 2단부(5)를 통해 전달되는 진동이 직접 초전도 전자석에 전달되어 발생되는 문제점을 해결하게 된다. 이와 달리 진동이 직접 전자석에 전달되는 경우 내구성의 저하는 물론 무냉매 전자석 장치를 통해 측정할 수 있는 데이터의 정확도를 하락시키게 된다.In addition, the present invention is characterized in that the connection between the end of the refrigerator two-
또한, 본 발명의 주요 특징으로서, 앞선 설명에서 알 수 있듯이 상기 냉동기(3)는 2단으로 이루어지며, 상기 열차폐 수용체(4)는 상부 외주연에 개방부가 구비되며, 상기 냉동기 1단부의 단부와 상기 열차폐 수용체(4)의 상측 양단을 연결하는 1단부 플렉시블 금속 열전도 링크(9)가 더 구비된다. In addition, as the main feature of the present invention, as can be seen in the foregoing description, the refrigerator (3) is composed of two stages, the heat shield container (4) is provided with an opening on the upper outer periphery, the end of the first stage of the refrigerator And a one end flexible metal heat conducting link 9 which connects both ends of the upper side of the heat shield container 4 to each other.
상기 1단부 플렉시블 금속 열전도 링크(9)는 열차폐 수용체(4)를 냉각함으로써 외부와의 열차단을 추가적으로 도모한다.The one-end flexible metal thermally conductive link 9 further reduces heat to the outside by cooling the heat shield container 4.
또한, 본 발명은 상기 보빈(6)은 중공 원통체로 형성되고 그 일단에는 단면이 확장된 플렌지부(10)가 구비되며, 상기 플렌지부(10)의 내측면에 일단이 결합되고 상기 열차폐 수용체를 관통하여 상기 진공 수용체(1)의 측벽에 타단이 결합되는 열전달 저감 지지부재(11)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the
이와 같이 상기 보빈(6)은 캔틸레버 형식의 지지를 통해 양측으로의 열전도 되는 것에 비해 열손실을 막을 수 있는 것을 1차적으로 추구하며, 2차적으로 상기 보빈(6)으로부터 외부로의 열전달이 보빈(6), 플렌지부(10), 열전달 저감 지지부재(11)를 거치며 내부에 상당한 길이로 형성되어 저온을 유지하는 열전달 저감 지지부재(11)를 통해 열전도가 이루어짐으로써 열손실이 상대적으로 감소시킬 수 있게 된다. As described above, the
상기한 바와 같은 구성을 통해, 본 발명인 무냉매 전자석 장치는 구조가 복잡하지 않으면서도 안정적으로 원하는 효과를 도출할 수 있고, 외부로의 열손실을 최소화하여 에너지 비용을 경감시키면서도 장치의 성능을 최대화시킬 수 있으며, 냉동기(3)로부터 전해지는 진동을 최소화하여 장치의 정확성과 안정성을 높이고 내구성을 강화할 수 있는 등의 이점을 가진다.Through the configuration as described above, the present invention is a refrigerant-free electromagnet device can be stably obtained a desired effect without a complicated structure, and maximize the performance of the device while reducing energy costs by minimizing heat loss to the outside It can be, to minimize the vibration transmitted from the freezer (3) has the advantage of increasing the accuracy and stability of the device and to enhance the durability.
1: 진공 수용체
2: 냉동기 수용부
3: 냉동기
4: 열차폐 수용체
5: 냉동기 2단부
6: 보빈
7: 2단부 금속 열전도체
8: 2단부 플렉시블 금속 열전도 링크
9: 1단부 플렉시블 금속 열전도 링크
10: 플렌지부
11: 열전달 저감 지지부재1: vacuum receptor
2: freezer compartment
3: freezer
4: thermal barrier receptor
5: 2 stages of freezer
6: bobbin
7: two-stage metal thermal conductor
8: Two Stage Flexible Metal Thermally Conductive Link
9: One-Step Flexible Metal Thermally Conductive Link
10: flange
11: heat transfer reduction support member
Claims (1)
상기 진공 수용체 상부에 결합되고 중심축이 수직으로 배치되는 중공 원통 형태의 냉동기 수용부,
상기 냉동기 수용부의 상단부에 결합되어 저열원으로서의 기능을 수행하는 냉동기,
상기 진공 수용체 내부에 상기 진공 수용체와 동일한 형태로 배치되어 외부로부터의 열을 차폐하는 열차폐 수용체,
상기 냉동기의 저열단에 일단이 결합되고 상기 냉동기 수용부를 거쳐 타단이 상기 열차폐 수용체 내부에 위치하도록 배치되는 냉동기 2단부,
상기 열차폐 수용체 내부 중심부에 중공 원통형으로 배치되고 초전도 전자석을 수용하는 보빈 및
상기 보빈의 외주연에 결합되고 상기 냉동기 2단부의 단부와 연결되어 열을 배출하는 2단부 금속 열전도체를 포함하여 구성되며,
상기 냉동기 2단부의 단부와 2단부 금속 열전도체의 연결은 서로의 양측단을 연결하는 2단부 플렉시블 금속 열전도 링크로 이루어지며,
냉동기 1단부의 단부와 상기 열차폐 수용체의 상측 양단을 연결하는 1단부 플렉시블 금속 열전도 링크를 더 포함하여 구성되며,
상기 보빈은 중공 원통체로 형성되고 보빈의 일단에는 단면이 확장된 플렌지부가 구비되며,
상기 플렌지부의 내측면에 일단이 결합되고 상기 열차폐 수용체를 관통하여 상기 진공 수용체의 측벽에 타단이 결합되는 열전달 저감 지지부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는
무냉매 전자석 장치
The central axis is formed in the shape of a donut with a horizontally arranged, the interior is hollow to form a space, the space is a vacuum container for maintaining a vacuum state,
The refrigerator receiving portion of the hollow cylindrical form coupled to the upper portion of the vacuum container and the central axis is arranged vertically,
A freezer coupled to an upper end of the freezer accommodating portion to perform a function as a low heat source;
A heat shield container disposed in the same shape as the vacuum container to shield heat from the outside;
One end of the refrigerator is coupled to the low end of the refrigerator, and the other end of the refrigerator is disposed so that the other end is located inside the heat shield container,
A bobbin arranged in a hollow cylindrical shape in a central portion of the heat shield container and accommodating a superconducting electromagnet;
Is coupled to the outer periphery of the bobbin is configured to include a two-stage metal thermal conductor connected to the end of the two-stage freezer to discharge heat,
The connection between the end of the second end of the refrigerator and the two-end metal thermal conductor is made of a two-step flexible metal thermal conductive link connecting both ends of each other.
It further comprises a one end flexible metal heat conducting link connecting the end of the first end of the refrigerator and the upper both ends of the heat shield container,
The bobbin is formed of a hollow cylindrical body and one end of the bobbin is provided with a flange portion extended in cross section,
One end is coupled to the inner surface of the flange portion and further comprises a heat transfer reducing support member penetrates the heat shield receptor and the other end is coupled to the side wall of the vacuum receptor.
Refrigerantless electromagnet device
Priority Applications (1)
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