KR20220039210A - 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템 - Google Patents

자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기공명영상장치(Magnetic Resonance Imaging device, 이하‘MRI’라 함)의 윤용을 위해 초전도 마그넷을 냉각시키기 위한 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각시스템에 관한 것이다.
본 발명은 자기공명영상장치의 구동을 위한 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템에 있어서, 상기 초전도 마그넷이 수용되는 진공용기와, 상기 진공용기 내부로 냉각을 위한 기체를 공급하여 순환시키고, 순환과정에서 온도 상승된 기체를 다시 회수하여 냉각시키는 냉기공급장치 및 상기 냉기공급장치와 자기공명영상장치를 배관연결구를 통해 선택적으로 연결시키는 가스순환배관을 포함하며, 상기 냉기공급장치는 단열진공용기와, 상기 단열진공용기 내부에서 냉각원을 제공하기 위한 냉동기와, 상기 냉동기에 의해 형성되는 냉각원과 열교환하여 냉각기체를 형성하기 위한 열교환기와, 상기 열교환기에 의해 생성된 냉각기체를 순환시키기 위한 유동흐름을 형성하는 이송펌프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템은 MRI 외부에서 냉각 기체를 순환배관을 통해 공급하도록 구성된다. 따라서, MRI의 설계 시 냉동기의 설치 구조를 고려하지 않아도 되며, 필요 시 복수의 냉기공급장치를 병렬 연결하여 요구되는 냉각 용량을 만족시킬 수 있다.

Description

자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템{ A superconducting magnet cooling system for magnetic resonance imaging device }
본 발명은 자기공명영상장치(Magnetic Resonance Imaging device, 이하‘MRI’라 함)의 운용을 위해 초전도 마그넷을 냉각시키기 위한 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각시스템에 관한 것이다.
초전도 물질은 온도가 낮아지면 전기저항이‘0’이 되면서 완전반자성 특성을 가진다.
초전도 마그넷은, 상기와 같은 특성의 초전도 물질을 코일로 적용하여 개발된 기술로 고자장의 형성이 가능하며 자체 전력 소비는 거의 없는 반면 초전도 마그넷이 적용된 장치의 운용을 위해서는 매우 낮은 온도의 환경조성이 요구된다.
즉, 초전도 마그넷이 적용되는 장치에는 운용환경 조성을 위한 냉각시스템이 반드시 포함된다.
한편, MRI는 강력한 자기장을 형성하는 통 속에 인체가 수용된 뒤 고주파를 발생시켜 여러 조직의 고유한 물리적·화학적 특성을 영상화하는 장치로 자장의 세기가 강해질수록 보다 선명한 영상이 확인될 수 있다.
따라서, 초전도 마그넷을 이용한 MRI 기술 개발이 꾸준히 이어지고 있으며 냉각시스템의 개발도 초전도 마그넷과 함께 꾸준히 개발되고 있다.
도 1 에는 종래 기술에 따른 MRI 냉각시스템을 보인 도면이 도시된다.
도면을 참조하면, 외부진공챔버(10) 내부에 구비되는 초전도권선(20)은 열복사 차폐물(12)과 단열부(14)에 의해 형성되는 단열공간에 구비된다.
그리고, 상기와 같이 구비되는 초전도 권선(20)은 한제용기(22)와 직접 접하여 열전도 냉각이 이루어지며, 열 복사 차폐물(12)을 액체 한제 온도와 외부진공챔버(10)의 온도 범위 사이의 중간 온도로 냉각시키기 위한 냉동기(26)에 의해 냉각된다.
즉, 종래 기술에 따른 국부적인 코일 냉각은 한제용기(22)와 열적으로 연결된 냉동기(26) 및 한제용기(22)에서 튜브(30)를 통해 매니폴드(32)로 공급되는 냉매에 의한 열전도 냉각을 통해 이루어지며, 이를 위해 냉동기(26) 및 한재용기(22) 등의 냉각을 위한 구성은 외부진공챔버(10)에 결합되는 형태를 가진다.
따라서, 종래 기술에서는 MRI의 설계 시 냉동기의 구조는 물론 냉각용량과 사양 등이 미리 고려되어 냉각시스템이 구성된다.
또한, 상기와 같이 어느 하나의 MRI에는 그에 대응되는 냉각시스템이 일대일로 매칭됨에 따라 복수의 MRI를 운용하고자 할 경우에는 모든 MRI에 각각의 냉동시스템이 구비되고 있다.
KR 10-1596616 B1
본 발명의 목적은 운용준비/운용/운용대기/사용정지 등 MRI의 구동 상황에 따라 선택적으로 연결 또는 연결해제 가능한 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 복수의 MRI에 공용으로 사용 가능한 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 운용준비 또는 운용 시 보다 높은 냉각용량이 요구되거나, 보다 빠른 냉각이 필요할 경우 복수의 냉기공급장치를 병렬 연결하여 대응할 수 있는 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 자기공명영상장치(Magnetic Resonance Imaging device, MRI)의 구동을 위한 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템에 있어서, 상기 초전도 마그넷이 수용되는 진공용기와, 상기 진공용기 내부로 냉각을 위한 기체를 공급하여 순환시키고, 순환과정에서 온도 상승된 기체를 다시 회수하여 냉각시키는 냉기공급장치 및 상기 냉기공급장치와 자기공명영상장치를 배관연결구를 통해 선택적으로 연결시키는 가스순환배관을 포함하며, 상기 냉기공급장치는 단열진공용기와, 상기 단열진공용기 내부에서 냉각원을 제공하기 위한 냉동기와, 상기 냉동기에 의해 형성되는 냉각원과 열교환하여 냉각기체를 형성하기 위한 열교환기와, 상기 열교환기에 의해 생성된 냉각기체를 순환시키기 위한 유동흐름을 형성하는 이송펌프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 배관연결구는 이중관 구조의 연결구 어댑터와, 상기 연결구 어댑터에 끼움 장착되면서 연통되는 연결구 소켓을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연결구 어댑터 및 연결구 소켓에는 각각 체크밸브가 구비되고, 상기 연결구 어댑터 또는 연결구 소켓 일측에는 체크밸브의 개방을 위한 커넥팅로드가 더 구비되며, 상기 체크밸브는 서로 대향되는 방향으로 설치되어 연결구 어댑터 및 연결구 소켓이 서로 분리된 상태에서는 차폐상태를 유지하고, 서로 결합된 상태에서는 상기 커넥팅로드에 의해 체크밸브가 모두 개방되어 냉각기체의 순환경로가 연통되는 것을 특징으로 한다.
상기 단열진공용기와 진공용기에는 연결구 어댑터 또는 연결구 소켓이 구비되고, 상기 가스순환배관 양 단부에는 이와 대응되도록 연결구 소켓 또는 연결구 어댑터가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 진공용기에 구비되는 배관연결구는 가스의 공급과 회수를 위해 쌍으로 구비되며, 상기 진공용기에는 상기 배관연결구가 적어도 한 쌍 이상 구비되는 것을 특징으로 한다.
다른 측면에서 본 발명은 자기공명영상장치(Magnetic Resonance Imaging device, MRI)의 구동을 위한 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템에 있어서, 상기 초전도 마그넷이 수용되며 복수의 배관연결구가 구비되는 진공용기와, 상기 진공용기 내부로 냉각을 위한 기체를 공급하여 순환시키고, 순환과정에서 온도 상승된 기체를 다시 회수하여 냉각시키는 하나 이상의 냉각기체 공급장치 및 상기 냉각기체 공급장치와 대응되며, 상기 진공용기에 구비되는 배관연결구를 통해 냉각기체의 순환경로를 형성하는 가스순환배관을 포함하며, 상기 냉각기체 공급장치는 단열진공용기와, 상기 단열진공용기 내부에서 냉각원을 제공하기 위한 냉동기와, 상기 냉동기에 의해 형성되는 냉각원과 열교환하여 냉각기체를 형성하기 위한 열교환기와, 상기 열교환기에 의해 생성된 냉각기체를 순환시키기 위한 유동흐름을 형성하는 이송펌프;를 포함하도록 구성되어 상기 진공용기에 하나 이상의 냉각기체 공급장치가 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템은 MRI 외부에서 냉각 기체를 순환배관을 통해 공급하도록 구성된다. 따라서, MRI의 설계 시 냉동기의 설치 구조를 고려하지 않아도 되며, 필요 시 복수의 냉기공급장치를 병렬 연결하여 요구되는 냉각 용량을 만족시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 MRI의 운용준비/운용/운용대기/사용정지 등 MRI의 구동 상황에 따라 냉기공급장치를 선택적으로 연결하여 구동될 수 있다. 따라서, 냉기공급장치가 MRI에 일대일로 구속되지 않고 다수의 MRI에 공용 사용 가능함에 따라 다수의 MRI를 보다 안정적이고 효율적으로 구동시킬 수 있는 이점을 가진다.
도 1 은 종래 기술에 따른 MRI 냉각 시스템을 보인 도면.
도 2 는 본 발명에 따른 MRI용 초전도 마그넷 냉각 시스템의 적용 형태를 보이기 위한 도면.
도 3 은 본 발명에 따른 냉각경로 연결구조를 보이기 위한 개략도.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 배관연결구의 결합구조를 보이기 위한 도면.
도 5 는 본 발명의 실시 예에 따른 연결구 소켓과 연결구 어댑터의 내부구조를 보이기 위한 절개사시도.
도 6 및 도 7 은 본 발명의 실시 예에 의한 제1체크밸브 동작구조를 설명하기 위한 도면.
도 8 및 도 9 는 본 발명의 실시 예에 의한 제2체크밸브 동작구조를 설명하기 위한 도면.
도 10 및 도 11 은 본 발명의 실시 예에 의한 배관연결구의 결합 상태에 따른 가스의 유동 형태를 보이기 위한 도면.
도 12 는 본 발명에 따른 MRI용 초전도 마그넷 냉각 시스템의 일 실시 형태를 보인 도면.
도 13 은 본 발명에 따른 MRI용 초전도 마그넷 냉각 시스템의 다른 실시 형태를 보인 도면.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다.각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 기재된다. 또한, 실시 예의 설명에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 설명을 간략히 하거나 생략하였으며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 일측에 “구비”,“연결”된거나, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 함께“형성”한다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소의 일측에 직접적으로 구비 또는 연결되거나 언급된 구성으로 형성할 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “구비”또는“연결”되거나, 또 다른 구성과 함께“형성”할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 자기공명영상장치(Magnetic Resonance Imaging device, 이하 ‘MRI’라 함)용 초전도 마그넷 냉각시스템은 MRI와 이격된 위치에서 냉기공급장치를 이용하여 냉각기체를 순환공급함으로써 초전도 마그넷을 냉각시키며, 하나의 MRI에 복수의 냉기공급장치가 연결되거나, 하나의 냉기공급장치를 복수의 MRI와 선택적으로 연결하여 운용할 수 있도록 구성된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 기능의 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2 에는 본 발명에 따른 MRI용 초전도 마그넷 냉각 시스템의 적용 형태를 보이기 위한 도면이 도시되고, 도 3 에는 본 발명에 따른 냉각경로 연결 구조를 보이기 위한 개략도가 도시된다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템은, MRI(100)를 구성하는 진공용기(110) 일측으로 냉기공급장치(200)와 가스순환배관(400)을 배관연결구(600)를 통해 연결하여 초전도 마그넷을 냉각시키기 위한 냉기가 순환될 수 있도록 구성된다.
상세히, 상기 진공용기(110)는 MRI(100)의 외형을 형성하며, 내부에 초전도 마그넷(120)과 RF코일 등 고주파를 발생시켜 인체를 영상화하기 위한 구성들의 수용공간을 제공한다.
한편, 상기 초전도 마그넷(120)은 진공용기(110) 내부에서 복사차폐쉴드(140)에 의해 차폐된 공간에 위치된다. 그리고, 상기 초전도 마그넷(120)의 일면에는 상기 냉기공급장치(200)로부터 공급되는 냉기가 이동하면서 초전도 마그넷(120)과 열교환되는 내부열교환배관(160)이 더 구비된다.
상기 내부열교환배관(160)은 상기 초전도 마그넷(120)과 면접촉하도록 구비되며, 전체 길이는 초전도 마그넷(120)과 부분접촉되는 형태로 형성될 수 있으나 열교환 효율을 고려할 경우 초전도 마그넷(120)의 길이와 대응되는 길이로 형성되는 것이 바람직할 것이다.
그리고, 상기 진공용기(110)에는 복수의 배관연결구(600)가 더 구비되며, 상기 배관연결구(600)는 상기 내부열교환배관(160)과 선택적으로 연통되어 냉각 가스의 공급 및 열교환 후 배출되는 회수가스가 순환될 수 있다.
상기 냉기공급장치(200)는 단열진공용기(110) 내부에서 냉동기(220)에 의해 생성되는 냉기를 이용하여 폐순환 경로를 따라 순환하는 가스를 냉각시켜 공급한다.
이를 위해 상기 단열진공용기(110) 내부에는 상기 냉동기(220)와 접하며 가스의 순환경로 상에 구비되는 열교환기(260)와, 가스의 순환경로 상에 위치되어 가스의 이동을 일방향으로 강제하는 이송펌프(240) 및 냉기의 이동경로를 형성하는 냉기공급관(282) 및 회수가스의 이동경로를 형성하는 가스회수관(284)이 더 구비된다.
한편, 상기와 같이 단열진공용기(110) 내부에 형성되는 냉각가스와 회수가스의 이동경로는 상기 배관연결구(600)를 통해 가스순환배관(400)을 거쳐 진공용기(110) 내부의 내부열교환배관(160)을 포함하는 냉각가스의 폐순환경로를 형성한다.
도 4 에는 본 발명의 실시 예에 따른 배관연결구의 결합구조를 보이기 위한 단면도가 도시되고, 도 5 에는 본 발명의 실시 예에 따른 연결구 소켓과 연결구 어댑터의 내부구조를 보이기 위한 절개사시도가 도시된다.
이들 도면을 참조하면 본 발명의 실시 예에 따른 배관연결구(600)는 서로 결합되는 연결구 소켓(620)과 연결구 어댑터(640)를 포함한다.
상기 연결구 소켓(620)과 연결구 어댑터(640)는 각각 내관과 외관을 가지는 이중관 구조로 형성된다.
상세히, 상기 연결구 소켓(620)은 연결구 소켓 내관(622)과 연결구 소켓 외관(624)을 포함하며, 이들 사이에는 소켓 단열공간(623)이 형성된다.
상기 연결구 소켓(620)은 일측이 전술한 연결구 어댑터(640)와 체결되고, 타측은 상기 가스순환배관(400)과 연결될 수 있으며, 상기 가스순환배관(400)은 이와 대응되는 이중관 구조의 진공단열배관으로 형성되어 결합될 수 있다.
즉, 상세 도시되지는 않았지만 상기 가스순환배관(400)과 연결구 소켓(620)이 결합될 경우 가스순환배관(400)의 내관은 연결구 소켓 내관(622)과 연결되고, 외관은 연결구 소켓 외관(624)과 연결되어 진공상태가 유지되도록 하면서 가스의 이송이 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 상기 연결구 소켓(620)에는 연결구 어댑터(640)와 결합되는 체결 부분에 소켓 체결부가 더 형성된다.
상기 소켓 체결부는 체크밸브와 연결부재, 패킹 및 커넥팅로드 등을 더 포함하도록 구성되어 연결구 소켓(620)과 연결구 어댑터(640)가 체결될 경우에만 연통되고, 체결해지될 경우 진공단열 상태가 유지될 수 있도록 한다.
이를 위해, 상기 연결구 어댑터(640)는 연결구 어댑터 내관(642)과 연결구 어댑터 외관(644)을 포함하며, 이들 사이에는 어댑터 단열공간(643)이 형성된다.
또한, 상기 연결구 어댑터(640)는 상기 소켓 체결부와 대응되는 부분에 어댑터 체결부를 포함하며, 소켓 체결부와 대응되도록 체크밸브, 패킹, 연결부재 등을 더 포함하도록 형성되어 미체결 시 진공단열 상태가 유지될 수 있는 구조를 가진다.
즉, 상기 연결구 소켓(620)과 연결구 어댑터(640)는 각각 서로 체결되는 단부에 소켓 체결부와 어댑터 체결부를 구비하여 서로 체결되는 경우에만 가스의 유동이 가능하고, 체결 해지된 상태에서는 가스는 물론 외기의 유입을 차단하여 진공 단열 상태가 유지될 수 있도록 한다.
한편, 상기 연결구 소켓(620)에는 상기 연결구 소켓 외관(624)의 연결 단부에 구비되는 소켓 플렌지(621)와, 상기 소켓 플렌지(621)로부터 상기 연결구 소켓 외관(624)과 반대되는 방향으로 연장되는 소켓 삽입관(625) 및 상기 소켓 삽입관(625)의 단부에 구비되는 소켓 체결부가 더 포함된다.
상기 소켓 삽입관(625)은, 상기 연결구 소켓 내관(622)이 관통될 수 있도록 상기 연결구 소켓 내관(622)보다 큰 직경으로 형성되며, 상기 연결구 어댑터(640)에 삽입될 수 있도록 아래에서 설명할 어댑터 체결관(645) 보다는 작은 직경을 가지도록 형성된다.
그리고, 상기 어댑터 체결부에는 상기 연결구 어댑터 외관(644)의 연결 단부에 구비되는 어댑터 플렌지(641)와 상기 어댑터 플렌지(641)로부터 상기 소켓 삽입관(625)의 삽입 경로를 가이드 하기 위한 어댑터 체결관(645)이 더 포함된다.
상기 소켓 플렌지(621)와 어댑터 플렌지(641)는 각각 연결구 소켓 외관(624)와 연결구 어댑터 외관(644)로부터 외측으로 연장 형성되며, 서로 대응되는 형상으로 형성된다.
그리고, 외측으로 연장된 부분에는 서로 대응되도록 체결공이 형성되어 볼트와 같은 체결부재를 이용하여 용이하게 결합될 수 있으며, 필요 시 오링이나 개스킷 등의 밀폐부재를 더 포함하여 결합될 수 있다.
한편, 상기 어댑터 체결관(645)은 상기 소켓 삽입관(625) 보다 큰 직경을 가지며, 상기 연결구 어댑터 외관(644) 보다 작은 직경을 가지는 파이프 형상으로 형성된다. 그리고, 상기 소켓 삽입관(625)이 삽입되는 방향을 기준으로 가이드 경로의 단부에는 상기 소켓 체결부와 대응되어 결합관계를 형성하기 위한 어댑터 체결부가 더 구비된다.
상세히, 상기 소켓 체결부는 전체적으로 상기 소켓 삽입관(625)의 단부에서 연장 형성되는 파이프 형태를 가지며, 이와 대응되는 어댑터 체결부는 상기 소켓 체결부 내부에 삽입될 수 있도록 상기 어댑터 체결관(645)보다 작은 직경의 파이프 형태를 가진다.
또한, 상기 소켓 체결부와 어댑터 체결부에는 각각 체크밸브가 더 포함될 수 있다. 상기 각 체크밸브는 상기 연결구 소켓(620)과 연결구 어댑터(640)가 서로 체결될 경우 유로를 개방하여 유체가 흐를 수 있도록 할 수 있다.
그리고, 상기 연결구 소켓(620)과 연결구 어댑터(640) 분리시에는 각각 상기 연결구 소켓 내관(622)과 연결구 어댑터 내관(642)을 차폐하여 유체의 유출 및 손실이 방지될 수 있도록 한다.
보다 상세히, 상기 연결구 소켓 내관(622)의 연결 단부에는 제1 체크밸브(301)가 구비되고, 상기 연결구 어댑터 내관(642)의 연결 단부에는 제2 체크밸브(302)가 구비되며, 상기 제1체크밸브(301)과 제2체크밸브(302)는 서로 대향되는 방향으로 개방되도록 배치된다.
그리고, 상기 제1 체크밸브(301)에는 유로를 차폐하고 있는 밸브를 가압하기 위한 커넥팅로드(303)가 더 포함된다.
이하에서는 상기 제1 체크밸브(301)에 커넥팅로드(303)가 구비되는 것을 예로들어 설명하나, 이는 본 발명의 실시예에 제한되지 않으며, 상기 커넥팅로드(303)는 상기 제2 체크밸브(302)에 구비되는 것도 가능할 것이다.
상기 커넥팅로드(303)는 상기 제1 체크밸브(301)에서 상기 제2 체크밸브(302)를 향하여 돌출되며, 연결구 소켓(620)과 연결구 어댑터(640)의 결합시 상기 제1 체크밸브(301)와 제2 체크밸브(302)가 연동되도록 하는 기능을 할 수 있다.
또한, 상기 소켓 체결부와 어댑터 체결부에는 상기 제1 체크밸브(301)와 제2 체크밸브(302)를 상기 연결구 소켓 내관(622) 및 연결구 어댑터 내관(642)에 각각 장착하기 위한 연결부재(500)가 더 포함된다.
상기 연결부재(500)는, 상기 제1 체크밸브(301)를 상기 연결구 소켓 내관(622)에 고정시키는 제1 연결부재(510)와, 상기 제2 체크밸브(302)를 상기 연결구 어댑터 내관(642)에 고정시키는 제2 연결부재(520)로 구분될 수 있다.
즉, 상기 제1 연결부재(510)는, 상기 연결구 소켓 내관(622)의 연결 단부 내부에 장착되어 상기 제1 체크밸브(301)의 장착공간을 제공한다.
그리고, 상기 제2 연결부재(520)는, 상기 연결구 어댑터 내관(642)의 연결 단부 내부에 장착되어 상기 제2 체크밸브(302)의 장착공간을 제공한다.
또한, 상기 소켓 체결부와 어댑터 체결부에는 상기 연결구 소켓 내관(622)과 연결구 어댑터 내관(642)의 연결 단부에 구비되어 유체의 수용공간 기밀을 유지하기 위한 패킹(400)이 더 구비된다.
상기 패킹(400)은 상기 제1체크밸브(301)의 둘레를 감싸는 제1패킹(710)과 상기 제2체크밸브(302)의 둘레를 감싸는 제2패킹(720)으로 구분된다.
상기 제1 패킹(710)은 내부가 중공된 파이프 형상으로 형성될 수 있으며, 내부 공간은 상기 연결구 소켓 내관(622)의 내부 공간과 연통될 수 있다.
그리고, 상기 연결구 소켓 내관(622)의 연결 단부의 내측에는 상기 제1 연결부재(510)가 배치될 수 있다. 상기 제1 연결부재(510)는 상기 연결구 소켓 내관(622)의 연결 단부 내측에 고정될 수 있다.
상기 제1 연결부재(510)는 제1 연결헤드(511)와, 상기 제1 연결헤드(511)의 중심에서 연장 형성되는 제1 연결바디(512)를 포함하며, 대략‘T’자 단면 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 연결헤드(511)는 상기 연결구 소켓 내관(622)의 연결 단부 내측에 고정될 수 있으며, 상기 제1 연결바디(512)는 상기 제1 연결헤드(511)의 외경 보다 작은 외경으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 연결부재(510)에는 상기 제1 연결헤드(511)와 제1 연결바디(512)를 관통하는 개구가 형성되어 내부 공간이 형성될 수 있다. 상기 제1 연결부재(510)의 내부 공간은 상기 연결구 소켓 내관(622)의 내부 공간과 연통될 수 있다.
이 때, 상기 제1 연결헤드(511)에 의해서 상기 연결구 소켓 내관(622)의 유로는 상기 제1 연결부재(510)의 내부 공간을 통해서만 유체 이동 가능하며, 상기 제1 연결부재(510) 외측의 유로는 상기 제1 연결헤드(511)에 의해서 차폐될 수 있다.
한편, 상기 제1 체크밸브(301)는 상기 제1 연결부재(510)에 고정될 수 있다.
그리고, 상기 제1 연결부재(510)의 바디는 상기 연결구 소켓 내관(622)의 연결 단부 개구 방향으로 돌출된다.
도 6 및 도 7 에는 본 발명의 실시 예에 의한 제1체크밸브 동작구조를 설명하기 위한 도면이 도시된다.
이들 도면을 참조하면, 상기 제1 체크밸브(301)의 일단에는 상기 제1 연결바디(512)가 삽입되는 제1 삽입구(311)가 형성될 수 있다.
상기 제1 체크밸브(301)는 상기 제1 연결바디(512)가 상기 제1 삽입구(311)에 삽입됨으로써, 상기 제1 연결부재(510)에 고정될 수 있다.
그리고, 상기 제1 연결부재(510)의 내부 공간은 상기 제1 체크밸브(301) 내부 유로와 연통될 수 있다. 따라서, 상기 연결구 소켓 내관(622)의 내부 공간과 상기 제1 체크밸브(301)의 내부 유로가 연통될 수 있다.
상기 제1 체크밸브(301)는 상기 제1 패킹(710) 및/또는 상기 연결구 소켓 내관(622)의 내부에 수용될 수 있다.
상기 제1 패킹(710)의 상기 제2 패킹(720)을 향하는 연결 단부는, 상기 제1 체크밸브(301)의 상기 제2 체크밸브(302)를 향하는 연결 단부 보다 더 길게 연장될 수 있다. 즉, 상기 제1 패킹(710)의 연결 단부는 상기 제1 체크밸브(301)의 연결 단부 보다 더 돌출될 수 있다.
또한, 상기 제1 패킹(710)의 내경은 상기 제1 체크밸브(301) 외경과의 사이에서 이격 공간 형성이 가능한 크기로 형성될 수 있다.
그리고, 전술한 커넥팅로드(303)는 상기 제1 체크밸브(301)에 구비될 수 있으며, 상기 제1 체크밸브(301)의 연결 단부 보다 더 돌출될 수 있다. 이 때, 상기 커넥팅로드(303)는 상기 제1 패킹(710)의 연결 단부 보다 더 돌출될 수 있다.
한편, 상기 어댑터 체결관(645)은 전체적으로 상기 연결구 어댑터 외관(644)의 내경 보다 작게 형성될 수 있다. 이 때, 상기 어댑터 체결관(645)의 외경은 상기 연결구 어댑터 외관(644)의 내경과의 사이에 이격 공간 형성이 가능한 크기로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 어댑터 체결관(645)과 상기 연결구 어댑터 외관(644)의 사이에 상기 어댑터 단열공간(643)이 확보될 수 있다.
상기 연결구 어댑터 내관(642)은 상기 연결구 어댑터 외관(644)의 내부에서 상기 어댑터 체결관(645)의 연장 단부에 결합될 수 있다.
그리고, 상기 어댑터 체결관(645)의 단부에는 제2 패킹(720)이 구비된다. 일예로, 상기 제2 패킹(720)은 상기 어댑터 체결관(645)의 연장 단부에 적어도 일부가 삽입되어 고정될 수 있다.
그리고, 상기 연결구 어댑터 내관(642)의 연결 단부는 상기 제2 패킹(720)에 고정될 수 있다.
상기 제2 패킹(720)은 내부가 중공될 수 있으며, 대략 'T'자 단면을 가지도록 형성될 수 있다.
일예로, 상기 제2 패킹(720)은, 상기 어댑터 체결관(645)의 연장 단부 및 상기 연결구 어댑터 내관(642)의 연결 단부가 고정되는 패킹 헤드(721), 상기 패킹 헤드(721)의 중심에서 상기 어댑터 체결관(645)의 내부 공간으로 연장되며, 상기 패킹 헤드(721)의 둘레 보다 작은 둘레를 가지는 패킹 바디(722)를 가질 수 있다.
상기 패킹 바디(722)는 상기 제1 패킹(710)의 내부로 삽입될 수 있다. 일예로, 상기 패킹 바디(722)는 상기 제1 패킹(710)의 내경에 대응하는 외경으로 형성될 수 있다.
상기 제2 패킹(720)의 내부 공간은 상기 패킹 헤드(721)와 패킹 바디(722)를 관통하여 형성될 수 있다.
상기 제2 패킹(720)의 내부 공간은 상기 어댑터 체결관(645)의 내부 공간으로 개구될 수 있다. 그리고, 상기 제2 패킹(720)의 내부 공간은 상기 연결구 어댑터 내관(642)의 내부 공간을 향하여 개구되어 상기 연결구 어댑터 내관(642)의 내부 공간과 연통될 수 있다.
상기 연결구 어댑터 내관(642)의 연결 단부 내부에는 상기 제2 연결부재(520)가 배치될 수 있다. 상기 제2 연결부재(520)는 상기 연결구 어댑터 내관(642)의 연결 단부 내측에 고정되어 구비될 수 있다.
상기 제2 연결부재(520)는 제2 연결헤드(521)와, 상기 제2 연결헤드(521)의 중심에서 연장되는 제2 연결바디(522)를 포함하며, 대략‘T’자 단면을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 제2 연결헤드(521)는 상기 연결구 어댑터 내관(642)의 연결 단부 내측에 고정될 수 있으며, 상기 제2 연결바디(522)는 상기 제2 연결헤드(521)의 외경 보다 작은 외경을 형성될 수 있다.
상기 제2 연결부재(520)에는 상기 제2 연결헤드(521)와 상기 제2 연결바디(522)를 관통하는 개구가 형성되어 내부 공간이 형성될 수 있다. 상기 제2 연결바디(520)의 내부 공간은 상기 연경구 어댑터 내관(642)의 내부 공간과 연통될 수 있다.
이 때, 상기 제2 연결헤드(521)에 의해서 상기 연결구 어댑터 내관(642)의 유로는 상기 제2 연결부재(520)의 내부 공간을 통해서만 유체가 이동 가능하도록, 상기 제1 연결부재(510)의 내부 공간 외측의 유로는 상기 제2 연결헤드(521)에 의해서 차폐될 수 있다.
상기 제2 체크밸브(302)는 상기 제2 연결부재(520)에 고정될 수 있다.
일예로, 상기 제2 연결바디(522)는 상기 연결구 어댑터 내관(642)의 연결 단부의 개구 방향으로 돌출될 수 있다.
그리고, 상기 제2 체크밸브(302)의 일단에는 상기 제2 연결바디(522)가 삽입되는 제2 삽입구(351)가 형성될 수 있다. 상기 제2 체크밸브(302)는 상기 제2 연결바디(522)가 상기 제2 삽입구(351)에 삽입됨으로써, 상기 제2 연결부재(520)에 고정될 수 있다.
그리고, 상기 제2 연결부재(520)의 내부 공간은 상기 제2 체크밸브(302)의 내부의 유로와 연통될 수 있다. 따라서, 상기 연결구 어댑터 내관(642)의 내부 공간과 상기 제2 체크밸브(302)의 내부 유로가 상기 제2 연결부재(520)를 통해서 연통될 수 있다.
상기 제2 체크밸브(302)는 상기 제2 패킹(720) 및/또는 상기 연결구 어댑터 내관(642)의 내부에 완전히 수용될 수 있다.
일예로, 상기 제2 체크밸브(302)의 일부는 상기 연결구 어댑터 내관(642)의 내부에 위치되고, 상기 제2 체크밸브(302)의 나머지 일부는 상기 제2 패킹(720)의 내부에 위치될 수 있다.
상기 제2 패킹(720)의 패킹 바디(722)는 상기 제2 체크밸브(302)의 상기 제1 체크밸브(301)를 향하는 연결 단부 보다 더 길게 연장될 수 있다. 즉, 상기 제2 패킹(720)의 패킹 바디(722)는 상기 제2 체크밸브(302)의 연결 단부 보다 더 돌출될 수 있다.
한편, 상기 제1 체크밸브(301)는 내부가 관통되어 유체의 유로를 형성하는 제1 밸브 바디(310)를 포함할 수 있다. 상기 제1 밸브 바디(310)는 대략 내부가 중공된 파이프 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 밸브 바디(310)의 내부 공간에는 제1 유동공간(312)과, 상기 제1 유동공간(312) 보다 좁은 제1 슬라이딩 공간(314)이 형성될 수 있다.
상기 제1 슬라이딩 공간(314)은 상기 제1 체크밸브(301)의 연결 단부측에 위치되어 상기 제2 체크밸브(302)를 향하여 개구될 수 있다.
상기 제1 체크밸브(301)는 상기 제1 밸브 바디(310)의 내부 공간에 이동 가능하게 구비되는 제1 슬라이더(320)를 포함할 수 있다.
상기 제1 체크밸브(301)는 상기 제1 슬라이더(320)를 탄성지지하는 제1 탄성부재(330)를 포함할 수 있다.
상기 제1 슬라이더(320)는 상기 제1 밸브 바디(310)의 내부에서 이동에 의해서 상기 제1 밸브 바디(310)의 내부 유로를 선택적으로 개폐하는 기능을 할 수 있다.
상기 제1 슬라이더(320)는 상기 제1 유동공간(312)과 제1 슬라이딩 공간(314)에 걸쳐서 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제1 슬라이더(320)는 초기 상태에서 상기 제1 유동공간(312)과 제1 슬라이딩 공간(314)이 연통되지 않도록 구획하는 기능을 할 수 있다.
상세히, 상기 제1 슬라이더(320)는 적어도 일부가 상기 상기 제1 슬라이딩 공간(314)의 내경에 대응하는 외경으로 형성되어 상기 제1 슬라이딩 공간(314)을 따라 이동할 수 있다.
상기 제1 슬라이더(320)의 상기 제1 유동공간(312)에 배치된 단부에는 외측으로 돌출된 제1 스토퍼(322)가 형성될 수 있다.
상기 제1 밸브 바디(310)의 내부에서 상기 제1 체크밸브(301)의 연결 단부측에는 상기 제1 슬라이딩 공간(314)을 형성하는 제1 가이드부(313)가 형성될 수 있다. 상기 제1 가이드부(313)는 상기 제1 밸브 바디(310)의 내주면에서 내측으로 돌출되어, 상기 제1 유동공간(312) 보다 좁은 상기 제1 슬라이딩 공간(314)을 형성할 수 있다.
그리고, 상기 제1 스토퍼(322)는 상기 제1 유동공간(312)을 향하는 상기 제1 가이드부(313)와의 접촉에 의해서, 상기 제1 슬라이더(320)의 이동 거리를 제한할 수 있다. 즉, 상기 제1 슬라이더(320)가 상기 제1 밸브 바디(310)의 내부에서 상기 제2 체크밸브(302)를 향하는 방향으로 이동하는 거리가 제한될 수 있다.
상기 제1 슬라이더(320)의 내부에는 공간이 형성되고 상기 제1 슬라이더(320)의 내부 공간은 상기 제1 유동공간(312)측으로 차폐될 수 있다. 그리고, 상기 제1 슬라이더(320)의 공간은 상기 제2 체크밸브(302)를 향하는 방향으로 개구될 수 있다. 즉, 상기 제1 슬라이더(320)의 내부 공간은 상기 제1 슬라이딩 공간(314)을 향하는 방향으로 개구될 수 있다.
상기 제1 슬라이더(320)의 둘레에는 천공된 제1 슬라이더 홀(321)이 형성될 수 있다.
상기 제1 스토퍼(322)가 상기 제1 가이드부(313)의 단부에 접촉된 상태에서, 상기 제1 슬라이더 홀(321)은 상기 제1 슬라이딩 공간(314)의 내부에 위치되어 상기 제1 가이드부(313)의 내주면에 의해서 차폐될 수 있다. 따라서, 상기 제1 슬라이더 홀(321)을 통한 유체의 이동이 차단될 수 있다.
반면에, 상기 제1 슬라이더(320)가 상기 제1 유동공간(312)을 향하여 인출되면, 상기 제1 슬라이더 홀(321)은 상기 제1 유동공간(312)으로 노출되어, 상기 제1 슬라이더(320)의 내부 공간과 상기 제1 유동공간(312)이 연통될 수 있다. 따라서, 상기 제1 체크밸브(301)는 유체 이동이 가능한 유로 개방 상태로 전환될 수 있다.
상기 제1 탄성부재(330)는 상기 제1 밸브 바디(310)의 내부 공간에 구비될 수 있으며, 상기 제1 슬라이더(320)를 상기 제2 체크밸브(302) 측으로 탄성지지할 수 있다. 즉, 상기 제1 탄성부재(330)는 상기 제1 슬라이더(320)를 상기 제1 가이드부(313)측으로 탄성지지할 수 있다.
따라서, 상기 제1 슬라이더(320)는 외력이 가해지지 않는 상태에서, 상기 제1 슬라이더 홀(321)이 상기 제1 가이드부(313)의 내부에 위치된 상태를 유지할 수 있다. 즉, 상기 제1 체크밸브(301)의 유로가 차폐된 상태로 유지될 수 있다.
한편, 상기 커넥팅로드(303)는 상기 제1 슬라이더(320)에 고정될 수 있다. 그리고, 상기 커넥팅로드(303)는 상기 제1 슬라이더(320)의 내부 공간 및 상기 제1 슬라이딩 공간(314)을 따라 연장되며, 상기 제1 체크밸브(301)의 연결 단부의 외측으로 더 돌출될 수 있다.
즉, 상기 커넥팅로드(303)는 상기 제1 체크밸브(301)의 내부에서 상기 체1 체크밸브 내부 공간의 연장 방향을 따라 연장되며, 상기 제1 체크밸브(301)의 연결 단부 보다 상기 제2 체크밸브(302)를 향하여 더 길게 돌출될 수 있다.
이 때, 상기 커넥팅로드(303)는 상기 제1 체크밸브(301)의 내부 유로를 막지 않도록, 상기 제1 슬라이딩 공간(314) 및 상기 제1 슬라이더(320)의 내부 공간 보다 좁은 폭 및 둘레를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 커넥팅로드(303)의 돌출된 단부가 상기 제2 체크밸브(302)의 일측에 의해서 가압되면, 상기 커넥팅로드(303)와 결합된 상기 제1 슬라이더(320)는 상기 제1 슬라이더 홀(321)이 상기 제1 유동공간(312)으로 노출되도록 이동할 수 있다. 따라서, 상기 커넥팅로드(303)가 가압됨에 따라 상기 제1 체크밸브(301)의 유로가 개방될 수 있다.
한편, 도 8 및 도 9 에는 본 발명의 실시 예에 의한 제2체크밸브 동작구조를 설명하기 위한 도면이 도시된다.
참조하면, 상기 제2 체크밸브(302)는, 내부가 관통되어 유체의 유로를 형성하는 제2 밸브 바디(350)를 포함할 수 있다. 상기 제2 밸브 바디(350)는 대략 내부가 중공된 파이프 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제2 밸브 바디(350)의 내부 공간에는, 제2 유동공간(352)과, 상기 제2 유동공간(352) 보다 좁은 제2 슬라이딩 공간(354)이 형성될 수 있다.
상기 제2 슬라이딩 공간(354)은, 상기 제2 체크밸브(302)의 연결 단부측에 위치되어, 상기 제1 체크밸브(301)를 향하여 개구될 수 있다.
상기 제2 체크밸브(302)는 상기 제2 밸브 바디(350)의 내부 공간에 이동 가능하게 구비되는 제2 슬라이더(360)를 포함할 수 있다.
상기 제2 체크밸브(302)는 상기 제2 슬라이더(360)를 탄성지지하는 제2 탄성부재(370)를 포함할 수 있다.
상기 제2 슬라이더(360)는 상기 제2 밸브 바디(350)의 내부에서 이동에 의해서 상기 제2 밸브 바디(350)의 내부 유로를 선택적으로 개폐한다.
상기 제2 슬라이더(360)는 상기 제2 유동공간(352)과 제2 슬라이딩 공간(354)에 걸쳐서 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제2 슬라이더(360)는 초기 상태에서 상기 제2 유동공간(352)과 제2 슬라이딩 공간(354)이 연통되지 않도록 구획한다.
상기 제2 슬라이더(360)는 적어도 일부가 상기 제2 슬라이딩 공간(354)의 내경에 대응하는 외경으로 형성되어 상기 제2 슬라이딩 공간(354)을 따라 이동할 수 있다.
상기 제2 슬라이더(360)의 상기 제2 유동공간(352)에 배치된 단부에는 외측으로 돌출된 제2 스토퍼(362)가 형성될 수 있다.
상기 제2 밸브 바디(350)의 내부에서 상기 제2 체크밸브(302)의 연결 단부측에는 상기 제2 슬라이딩 공간(354)을 형성하는 제2 가이드부(353)가 형성될 수 있다. 상기 제2 가이드부(353)는 상기 제2 밸브 바디(350)의 내주면에서 내측으로 돌출되어, 상기 제2 유동공간(352) 보다 좁은 상기 제2 슬라이딩 공간(354)을 형성할 수 있다.
그리고, 상기 제2 스토퍼(362)는 상기 제2 유동공간(352)을 향하는 상기 제2 가이드부(353)와의 접촉에 의해서, 상기 제2 슬라이더(360)의 이동 거리를 제한할 수 있다. 즉, 상기 제2 슬라이더(360)가 상기 제2 밸브 바디(350)의 내부에서 상기 제1 체크밸브(301)를 향하는 방향으로 이동하는 거리가 제한될 수 있다.
상기 제2 슬라이더(360)의 내부에는 공간이 형성되고, 상기 제2 슬라이더(360)의 내부 공간은 상기 제2 유동공간(352)측으로 차폐될 수 있다. 그리고, 상기 제2 슬라이더(360)의 내부 공간은 상기 제1 체크밸브(301)를 향하는 방향으로 개구될 수 있다. 즉, 상기 제2 슬라이더(360)의 내부 공간은 상기 제2 슬라이딩 공간(354)을 향하는 방향으로 개구될 수 있다.
상기 제2 슬라이더(360)의 둘레에는 천공된 제2 슬라이더 홀(361)이 형성될 수 있다.
상기 제2 스토퍼(362)가 상기 제2 가이드부(353)의 단부에 접촉된 상태에서, 상기 제2 슬라이더 홀(361)은 상기 제2 슬라이딩 공간(354)의 내부에 위치되어 상기 제2 가이드부(353)의 내주면에 의해서 차폐될 수 있다. 따라서, 상기 제2 슬라이더 홀(361)을 통한 유체의 이동이 차단될 수 있다.
반면에, 상기 제2 슬라이더(360)가 상기 제2 유동공간(352)을 향하여 인출되면, 상기 제2 슬라이더 홀(361)은 상기 제2 유동공간(352)으로 노출되어, 상기 제2 슬라이더(360)의 내부 공간과 상기 제2 유동공간(352)이 연통되도록 할 수 있다. 따라서, 상기 제2 체크밸브(302)를 통해 유체의 이동이 가능하도록 유로가 개방된 상태가 될 수 있다.
상기 제2 탄성부재(370)는 상기 제2 밸브 바디(350)의 내부 공간에 구비될 수 있으며, 상기 제2 슬라이더(360)를 상기 제1 체크밸브(301) 측으로 탄성지지할 수 있다. 즉, 상기 제2 탄성부재(370)는 상기 제2 슬라이더(360)를 상기 제2 가이드부(353)측으로 탄성지지할 수 있다.
따라서, 상기 제2 슬라이더(360)는 외력이 가해지지 않는 상태에서, 상기 제2 슬라이더 홀(361)이 상기 제2 가이드부(353)의 내부에 위치된 상태를 유지할 수 있으며, 상기 제2 체크밸브(302)의 유로가 차폐된 상태로 유지될 수 있다.
한편, 상기 제2 슬라이더(360)는 소켓 체결부와 어댑터 체결부의 결합 시 상기 커넥팅로드(303)에 의해서 가압되어 상기 제2 슬라이더 홀(361)이 상기 제2 유동공간(352)으로 노출되도록 이동될 수 있다.
상기 커넥팅로드(303)는 상기 제2 체크밸브(302)의 연결 단부측 개구를 통해서 상기 제2 체크밸브(302)의 내부로 삽입되어 상기 제2 슬라이더(360)를 가압할 수 있다.
이 때, 상기 커넥팅로드(303)는 상기 제2 체크밸브(302)의 내부 유로를 막지 않도록, 상기 제2 슬라이딩 공간(354) 및 상기 제2 슬라이더(360)의 내부 공간 보다 좁은 폭 및 둘레를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 제1 체크밸브(301)와 제2 체크밸브(302)는 상기 커넥팅로드(303)의 장착을 위한 상기 제1 슬라이더(320)와 제2 슬라이더(360)의 세부적인 구조를 제외하고는 동일한 구조를 가질 수 있을 것이다.
도 10 및 도 11 에는 본 발명의 실시 예에 의한 배관연결구의 결합 상태에 따른 가스의 유동 형태를 보이기 위한 도면이 도시된다.
참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 연결구 소켓(620)과 연결구 어댑터(640)의 결합은 우선, 상기 소켓 삽입관(625)이 상기 어댑터 체결관(645)의 내부로 삽입될 경우 상기 커넥팅로드(303)가 상기 제2 체크밸브(302)에 접촉될 수 있다.
상기와 같은 상태에서 소켓 삽입관(625)의 삽입이 계속되면 상기 커넥팅로드(303)는 상기 제2 체크밸브(302)의 연결 단부측 개구를 통해서 상기 제2 체크밸브(302)의 내부로 삽입될 수 있다.
상기 커넥팅로드(303)는 상기 제2 체크밸브(302)의 제2 슬라이딩 공간(354) 및 상기 제2 슬라이더(360)의 내부 공간을 관통하여 상기 제2 슬라이더(360)의 내측에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 소켓 삽입관(625)이 상기 어댑터 체결관(645)의 내부로 지속적으로 삽입됨에 따라 상기 제2 슬라이더(360)는 상기 커넥팅로드(303)에 의해서 가압되며, 이로 인해 상기 제2 체크밸브(302)의 내부 유로는 개방된다.
즉, 상기 커넥팅로드(303)의 가압에 의해서 상기 제2 탄성부재(370)는 압축되고 상기 제2 슬라이더(360)는 상기 제2 슬라이더 홀(361)이 상기 제2 유동공간(352)으로 노출되도록 이동될 수 있다.
이 때, 상기 제2 체크밸브(302)의 유로의 개방이 완료될 때 까지 상기 제1 체크밸브(301)의 유로는 개방되지 않을 수 있다. 이를 위해서, 상기 제1 탄성부재(330)는 상기 제2 탄성부재(370) 보다 높은 탄성계수를 가지도록 구비될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 배관연결구(600)는 진공단열 성능을 위해 상기 제1 체크밸브(301)와 제2 체크밸브(302)가 유체를 공급하는 측에서 부터 단계적으로 개방되며, 이로 인해 외기 유입등의 문제가 방지될 수 있다.
한편, 상기 제2 체크밸브(302)의 유로가 개방된 상태에서 상기 제1 체크밸브(301)와 제2 체크밸브(302)의 사이는 이격된 상태일 수 있다.
그리고, 상기 커넥팅로드(303)가 상기 제2 체크밸브(302)에 접촉되면, 체결완료된 배관연결구(600) 내부에서 상기 체크밸브 유닛(300)의 둘레에는 유체가 채워지는 유체 유입공간(610)이 형성될 수 있다.
상기 유체 유입공간(610)에는, 상기 제2 체크밸브(302)의 개방시 상기 연결구 어댑터 내관(642) 내부의 유체가 상기 제2 체크밸브(302)를 통해서 공급될 수 있다.
상기 유체 유입공간(610)은, 상기 패킹(700)과 상기 체크밸브(301, 302)의 이격 공간을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 유체 유입공간(610)은, 상기 제1 체크밸브(301)와 연결구 소켓 내관(622) 사이의 이격 공간 및, 상기 제2 체크밸브(302)와 연결구 소켓 내관(622) 사이의 이격 공간을 포함할 수 있다.
상기 제1 체크밸브(301)와 연결구 소켓 내관(622) 사이의 이격 공간은 상기 패킹(700)과 체크밸브(301, 302)의 이격 공간과 연통될 수 있다. 그리고, 상기 제2 체크밸브(302)와 연결구 어댑터 내관(64) 사이의 이격 공간은 상기 패킹(700)과 체크밸브(301, 302)의 이격 공간과 연통될 수 있다.
상세히, 상기 커넥팅로드(303)가 상기 제2 체크밸브(302)에 접촉된 상태에서, 상기 제2 패킹(720)의 패킹 바디(722)는 상기 제1 패킹(710)의 내부로 삽입된 상태일 수 있다. 상기 패킹 바디(722)의 외경은 상기 제1 패킹(710)의 내경에 대응하는 크기로 형성되어, 상기 패킹 바디(722)의 외주면은 상기 제1 패킹(710)의 내주면에 밀착될 수 있다.
이 때, 상기 제1 체크밸브(301)의 둘레는 상기 제1 패킹(710)의 내부 공간의 둘레 보다 작은 크기로 형성됨에 따라, 상기 제1 체크밸브(301)와 상기 제1 패킹(710)의 사이에는 이격된 공간이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제2 체크밸브(302)의 둘레는 상기 제2 패킹(720)의 내부 공간의 둘레 보다 작은 크기로 형성됨에 따라, 상기 제2 체크밸브(302)와 상기 제2 패킹(720)의 사이에는 이격된 공간이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 패킹(710)은 상기 소켓 삽입관(625)의 연장 단부의 끝단에 배치되되, 상기 소켓 삽입관(625)과 상기 연결구 소켓 내관(622)의 사이 공간을 차폐하는 두께로 형성될 수 있다.
따라서, 상기 제1 체크밸브(301)와 연결구 소켓 내관(622) 사이의 이격 공간은 상기 제1 패킹(710)의 내부 공간과 연통될 수 있다. 그리고, 상기 제1 체크밸브(301)와 연결구 소켓 내관(622)의 사이 공간 및 상기 연결구 소켓 내관(622)의 연결 단부에 배치된 상기 제1 체크밸브(301)는 상기 제1 패킹(710)의 내부 공간을 통해서만 상기 연결구 어댑터(640)와 연통될 수 있다.
그리고, 상기 제2 패킹(720)의 패킹 헤드(721)는, 상기 어댑터 체결관(645)의 연장 단부의 끝단에 배치되되, 상기 어댑터 체결관(645)의 내경에 대응하는 크기의 외경을 가지도록 형성되어, 상기 어댑터 체결관(645)의 연장 단부를 차폐할 수 있다.
그리고, 상기 연결구 어댑터 내관(642)은 내부 공간이 상기 제2 패킹(720)의 내부 공간과 연통되도록, 상기 제2 패킹(720)의 내부 공간의 일측 개구 둘레에 접속될 수 있다.
따라서, 상기 제2 체크밸브(302)와 연결구 어댑터 내관(642)의 사이의 이격 공간은 상기 제2 패킹(720)의 내부 공간과 연통될 수 있다. 그리고, 상기 제2 체크밸브(302)와 연결구 어댑터 내관(642)의 사이 공간 및 상기 연결구 어댑터 내관(642)의 연결 단부에 배치된 상기 제2 체크밸브(302)는 상기 제2 패킹(720)의 내부 공간을 통해서만 상기 연결구 소켓(620)과 연통될 수 있다.
이 때, 상기 제2 패킹(720)이 상기 제1 패킹(710)에 삽입되어 서로 연통되고 기밀됨에 따라, 상기 유체 유입공간(610)은 상기 체크밸브(301, 302)을 통해서만 유체의 유입이 가능하며, 상기 체크밸브(301, 302)를 둘러싸는 기밀된 공간을 형성할 수 있다.
상기 커넥팅로드(303)에 의해서 상기 제2 체크밸브(302)가 개방되면, 상기 제2 체크밸브(302)를 통해서 유체가 상기 유체 유입공간(610)으로 유입될 수 있다.
상기 유체 유입공간(610)으로 유입된 유체는, 상기 체크밸브(301, 302)의 둘레를 감싸도록 채워질 수 있다. 그리고, 상기 체크밸브(301, 302)의 주변의 공간은 유체의 온도와 동일한 온도의 분위기가 형성될 수 있다.
한편, 상기 제2 체크밸브(302)의 유로가 개방된 후, 상기 제2 체크밸브(302)의 반작용에 의해서 상기 커넥팅로드(303)가 가압되어 상기 제1 체크밸브(301)가 개방된다.
상기와 같은 상태에서 상기 소켓플렌지(621)와 어댑터 플렌지(641)가 결합되면, 상기 연결구 소켓(620)과 연결구 어댑터(640)의 결합이 완료될 수 있다.
한편, 상기 제1 체크밸브(301) 및 제2 체크밸브(302)가 모두 개방된 상태에서도, 상기 제1 체크밸브(301)와 제2 체크밸브(302)의 사이는 이격된 상태일 수 있다.
따라서, 상기 제2 체크밸브(302)로 부터 공급되는 유체는 상기 유체 유입공간(610)을 통해서 상기 제1 체크밸브(301)로 유입될 수 있다. 그리고, 유체의 적어도 일부는 상기 제1 체크밸브(301)와 제2 체크밸브(302)의 사이 공간을 통해서 상기 유체 유입공간(610)을 경유한 후 상기 제1 체크밸브(301)로 유입될 수 있다.
따라서, 냉각을 위한 가스의 이송시 상기 유체 유입공간(610)에 동종의 냉각 가스 분위기가 지속적으로 유지됨에 따라 외기의 혼입이 효과적으로 방지될 수 있다.
한편, 상기 연결구 소켓(620)과 연결구 어댑터(640)의 분리시에는, 상기 유체 유입공간(610)의 기밀이 유지된 상태에서, 상기 제1 체크밸브(301)의 유로 및 제2 체크밸브(302)의 유로가 순차적으로 차폐될 수 있다.
그리고, 상기 제1 체크밸브(301)의 유로 및 제2 체크밸브(302)의 유로가 완전히 차폐된 상태에서 상기 제2 패킹(720)은 상기 제1 패킹(710)으로 부터 이탈되고 상기 유체 유입공간(610)은 기밀 상태가 해제될 수 있다. 따라서, 상기 유체 유입공간(610)의 내부에 위치된 유체의 손실만 발생하며, 분리시 발생되는 유체의 손실을 최소화할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 연결구 소켓(620)과 연결구 어댑터(640)는 상기 소켓삽입관(625)을 상기 어댑터 체결관(645)의 내부로 삽입 시키고 상기 소켓 플렌지(621)와 어댑터 플렌지(641)를 결합하여 조립하고, 조립과 반대 과정을 통해 용이하게 분리될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 배관연결구(600)는 냉기의 보관 및 임시 연결을 위한 별도의 추가 장비 없이 유체의 손실을 최소화하면서, 상기 연결구 소켓(620)과 연결구 어댑터(640)의 연결 및 분리가 용이하게 이루어질 수 있다.
한편, 상기와 같은 기능의 배관연결구(600)는 전술한 바와 같이 본 발명의 요부구성인 냉기공급장치(200)와 진공용기(100) 및 가스순환배관(400)에 적용되며, 상기 진공용기(100)에는 냉기공급장치(200)의 병렬 연결을 위하여 복수의 배관연결구(600)가 구비된다.
상세히, 도 12 에는 본 발명에 따른 MRI용 초전도 마그넷 냉각 시스템의 일 실시 형태를 보인 도면이 도시되고, 도 13 에는 본 발명에 따른 MRI용 초전도 마그넷 냉각 시스템의 다른 실시 형태를 보인 도면이 도시된다.
이들 도면에 도시된 실시 예는 진공용기(110)에 구비되는 복수의 배관연결구(600)를 이용하여 하나 이상의 냉기공급장치(200)가 구비될 수 있음을 보이면서, 상기 냉기공급장치(200)가 어느 하나의 MRI(100)에 귀속되지 않고, 다수의 MRI(100)에도 적용될 수 있음을 나타내고 있다.
상세히, MRI(100)는 전술한 바와 같이 초전도 마그넷(120)에 의해 자장이 형성된 상태에서 내부에 구비되는 그래디언트 코일(160)과 RF 코일(180)을 구동시켜 테이블(190)에 위치한 환자의 인체를 고주파를 이용하여 물리·화학적 특성을 바탕으로 영상화한다.
한편, 상기와 같은 MRI(100)의 구동을 위해서는 초전도 마그넷(120)의 안정적인 동작을 위한 웜업(Warm-up)이 이루어지는데 초전도 마그넷(120)을 극저온 환경까지 냉각시키기 위해서는 상당한 시간이 소요되고 있다.
따라서, 본 발명에서는 도 13에 도시된 바와 같이 초전도 마그넷(120)을 보다 빠른 시간에 냉각시켜 웜업시간을 단축할 수 있도록 복수의 냉기공급장치(200)가 병렬로 연결될 수 있다.
상세히, 웜업 대상 MRI(100)의 진공용기(110)에 구비되는 복수의 배관연결구(600)는 실질적으로 연결구 어댑터(640)가 설치된 형태로 내부를 진공 단열 상태로 유지할 수 있다.
한편, 상기와 같이 설치된 복수의 연결구 어댑터(640)에는 가스순환배관(400)이 복수개 연결되는데 이때, 상기 가스순환배관(400)의 단부에는 연결구 소켓(620)이 장착된다.
그리고, 상기 냉기공급장치(200)에도 연결구 어댑터(640)가 설치되며, 도시된 바와 같이 2개의 냉기공급장치(200)가 하나의 MRI(100)에 2개의 냉각가스 이송배관(420)과 2개의 가스회수배관(440)과 연결되어 초전도 마그넷(120)의 냉각을 위한 냉기순환이 이루어질 수 있다.
한편, 상기와 같이 냉기공급장치(200)의 병렬 구동을 통해 MRI(100)의 웜업이 완료된 이후에는 연결된 2개의 냉기공급장치(200) 중 어느 하나를 제거하여 도 12에 도시된 바와 같이 하나의 냉기공급장치(100)만 운용될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 연결구 소켓(620)과 연결구 어댑터(640)에는 각각 체크밸브(301, 302)가 구비되어 내부를 진공단열 상태로 유지할 수 있으므로 가스순환배관(400)의 연결이 매우 용이하여 MRI(100)의 운용준비/운용/운용대기/사용정지 등의 구동 상황에 따라 냉기공급장치(200)를 선택적으로 연결하여 구동시킬 수 있다.
또한, 도시된 실시예와 반대로 가스순환배관(400)의 단부에 연결구 어댑터(640)가 설치되고, 진공용기(110) 및 냉기공급장치(200)에는 연결구 소켓(620)이 형성되는 구조도 가능할 것이다.
100.......... 자기공명영상장치 110.......... 진공용기
200.......... 냉기공급장치 210.......... 단열진공용기
220.......... 냉동기 240.......... 냉기이송펌프
260.......... 열교환기 400.......... 가스순환배관
420.......... 냉각가스이송배관 440.......... 가스회수배관
600.......... 배관연결구 620.......... 연결구 소켓
640.......... 연결구 어댑터

Claims (6)

  1. 자기공명영상장치(Magnetic Resonance Imaging device, MRI)의 구동을 위한 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템에 있어서,
    상기 초전도 마그넷이 수용되는 진공용기;
    상기 진공용기 내부로 냉각을 위한 기체를 공급하여 순환시키고, 순환과정에서 온도 상승된 기체를 다시 회수하여 냉각시키는 냉기공급장치 및
    상기 냉기공급장치와 자기공명영상장치를 배관연결구를 통해 선택적으로 연결시키는 가스순환배관;을 포함하며,
    상기 냉기공급장치는,
    단열진공용기와,
    상기 단열진공용기 내부에서 냉각원을 제공하기 위한 냉동기와,
    상기 냉동기에 의해 형성되는 냉각원과 열교환하여 냉각기체를 형성하기 위한 열교환기와,
    상기 열교환기에 의해 생성된 냉각기체를 순환시키기 위한 유동흐름을 형성하는 이송펌프;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 배관연결구는,
    이중관 구조의 연결구 어댑터와,
    상기 연결구 어댑터에 끼움 장착되면서 연통되는 연결구 소켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결구 어댑터 및 연결구 소켓에는 각각 체크밸브가 구비되고,
    상기 연결구 어댑터 또는 연결구 소켓 일측에는 체크밸브의 개방을 위한 커넥팅로드가 더 구비되며,
    상기 체크밸브는 서로 대향되는 방향으로 설치되어 연결구 어댑터 및 연결구 소켓이 서로 분리된 상태에서는 차폐상태를 유지하고, 서로 결합된 상태에서는 상기 커넥팅로드에 의해 체크밸브가 모두 개방되어 냉각기체의 순환경로가 연통되는 것을 특징으로 하는 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 단열진공용기와 진공용기에는 연결구 어댑터 또는 연결구 소켓이 구비되고, 상기 가스순환배관 양 단부에는 이와 대응되도록 연결구 소켓 또는 연결구 어댑터가 구비되는 것을 특징으로 하는 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공용기에 구비되는 배관연결구는 가스의 공급과 회수를 위해 쌍으로 구비되며, 상기 진공용기에는 상기 배관연결구가 적어도 한 쌍 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템.
  6. 자기공명영상장치(Magnetic Resonance Imaging device, MRI)의 구동을 위한 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템에 있어서,
    상기 초전도 마그넷이 수용되며 복수의 배관연결구가 구비되는 진공용기;
    상기 진공용기 내부로 냉각을 위한 기체를 공급하여 순환시키고, 순환과정에서 온도 상승된 기체를 다시 회수하여 냉각시키는 하나 이상의 냉각기체 공급장치 및
    상기 냉각기체 공급장치와 대응되며, 상기 진공용기에 구비되는 배관연결구를 통해 냉각기체의 순환경로를 형성하는 가스순환배관;을 포함하며,
    상기 냉각기체 공급장치는 단열진공용기와, 상기 단열진공용기 내부에서 냉각원을 제공하기 위한 냉동기와, 상기 냉동기에 의해 형성되는 냉각원과 열교환하여 냉각기체를 형성하기 위한 열교환기와, 상기 열교환기에 의해 생성된 냉각기체를 순환시키기 위한 유동흐름을 형성하는 이송펌프;를 포함하도록 구성되어 상기 진공용기에 하나 이상의 냉각기체 공급장치가 연결되는 것을 특징으로 하는 자기공명영상장치용 초전도 마그넷 냉각 시스템.
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