(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴イメージングを行うための複数の構成ユニットと、
前記複数の構成ユニットの少なくともいずれかを第１の冷媒により冷却する冷却装置と、
前記第１の冷媒を第２の冷媒によって冷却し、当該第２の冷媒に生じる熱を用いて発電する発電モジュールと、
当該発電された電力を前記構成ユニット又は本装置に設けられた蓄電池に供給する供給手段と、
を備えた磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記発電モジュールは、
前記冷却装置内で前記第２の冷媒を圧縮する圧縮機の出力近傍に、当該発電モジュールの高温側の端子を接続する
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記複数の構成ユニットの１つは傾斜磁場コイルであり、
前記発電モジュールは、
前記傾斜磁場コイルが傾斜磁場を被検体に印加しているときに発電する
請求項１または２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
電力を蓄電する前記蓄電池と、
前記蓄電池に蓄電された電力を分配する電力分配部と、をさらに備え、
前記蓄電池は、
前記発電モジュールで発電された電力を蓄電し、
前記電力分配部は、
前記蓄電池に蓄電された充電状態に応じて、当該蓄電池から前記傾斜磁場コイルの運転を監視する運転監視装置に、当該運転を監視するための電力を供給する
請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記発電モジュールは、
地中の埋設した熱伝導体によって地熱の温度を利用した低温側となる低温部を形成し、当該発電モジュールの低温側の端子を前記低温部に接続する
請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記発電モジュールは、
前記冷却装置が吸気する外気の温度を利用して低温側となる低温部を形成し、当該発電モジュールの低温側の端子を前記低温部に接続する
請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
磁気共鳴イメージング装置の複数の構成ユニットの少なくともいずれかを第１の冷媒により冷却する冷却ユニットと、
前記第１の冷媒を第２の冷媒によって冷却し、当該第２の冷媒に生じる熱を用いて発電する発電モジュールと、
当該発電された電力を前記構成ユニット又は前記磁気共鳴イメージング装置に設けられた蓄電池に供給する供給手段と、
を備えた磁気共鳴イメージング装置用冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置およびその冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、技術の高度化に伴って各種装置の高性能化が図られており、従来よりも高精度でかつ多機能な製品の開発や、より高速処理が可能な製品開発が積極的に行われている。
【０００３】
一方、装置の高性能化を追求すると装置自体の消費電力の増加が予想され、消費電力の低減や省電力タイプの装置などの開発も望まれている。具体的には、操作の待機時に消費電力の少ない省電力モードに移行する情報処理装置や印刷ジョブを受け付けていないときには、スリープ状態に移行する画像処理装置、または低消費電力でありながら従来よりも高速演算を行う半導体デバイスの開発などが取り組まれている。
【０００４】
このほか、代替エネルギー（新エネルギー）として太陽光エネルギーを用いて電力変換を行う太陽電池や排熱を利用した熱電変換モジュールなどによって、電力を生成する技術開発なども積極的に行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、病院や検査機関などにおいて、人体に磁気を当て、体内にある水素原子核が共鳴する磁気共鳴現象を用いた磁気共鳴装置（Magnetic Resonance Imaging装置：ＭＲＩ装置ともいう。）が導入されている。このＭＲＩ装置も同様に、ＭＲＩ装置全体の省電力化や、ＭＲＩ装置を構成する個々のユニットにおいて低消費電力タイプの部品などを採用して、低消費電力化の工夫が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１０５２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＭＲＩ装置は、被検体の検査などで電力を消費することにより生じる発熱を、冷却装置から供給される冷却水を用いて冷却している。具体的には、ＭＲＩ装置では、冷却装置から供給される冷却水を自装置内に循環させることにより、傾斜磁場コイルやＲＦアンプなどにおいて発生する発熱を冷却している。
【０００８】
この場合、冷却装置は、傾斜磁場コイルなどの排熱のために使用した冷却水を自装置内に回収して、排熱のために温水となった冷却水を冷却することにより、再び冷却水としてＭＲＩ装置に供給している。
【０００９】
ここで、本願発明者は、ＭＲＩ装置から出力される冷却水の排熱を、ＭＲＩ装置の一部の電力として再利用することにより、ＭＲＩ装置を含むシステム全体の消費電力を低減する、電力をリサイクルする仕組みを見出した。すなわち、本願発明者は、システム全体の環境負荷を低減するＭＲＩ装置を見出した。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本実施形態によれば、磁気共鳴イメージング装置は、磁気共鳴イメージングを行うための複数の構成ユニットと、前記複数の構成ユニットの少なくともいずれかを第１の冷媒により冷却する冷却装置と、前記第１の冷媒を第２の冷媒によって冷却し、当該第２の冷媒に生じる熱を用いて発電する発電モジュールと、当該発電された電力を前記構成ユニット又は本装置に設けられた蓄電池に供給する供給手段と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係るＭＲＩ装置の冷却の仕組みの構成を示した概略構成図。
【図２】本実施形態に係るＭＲＩ装置の基本的な構成を示す構成図。
【図３】本実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成について示した構成図。
【図４】本実施形態に係る傾斜磁場コイルの内部構造を斜視図で示した説明図。
【図５】本実施形態に係るＭＲＩ装置において、水循環回路から排出される冷媒水の温度と時間帯との関係を示した概念図。
【図６】本実施形態に係るＭＲＩ装置において、図５に示した時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間における冷却水の温度の変化の詳細を示した概念図。
【図７】本実施形態に係るチラーユニットの構成を示した機能ブロック図。
【図８】本実施形態に係るＭＲＩ装置のチラーユニットが発電する発電動作処理を示したフローチャート。
【図９】本実施形態に係るチラーユニットにおいて、発電モジュールの低温端を外気で冷却する場合について説明した説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施形態に係るＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）５００について、添付図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係るＭＲＩ装置５００の冷却の仕組みの構成を示した概略構成図である。本実施形態に係るＭＲＩ装置５００は、磁気共鳴現象を利用して被検体ＰＴの体内の画像を撮像し、その撮像装置を冷却する冷却装置（磁気共鳴イメージング装置用冷却装置）を備えている。
【００１４】
図１に示すように、ＭＲＩ装置５００は、ＭＲＩガントリ１００、ＭＲＩ電気機器キャビネット２００、クライオクーラ用ヘリウムコンプレッサ（単にヘリウムコンプレッサともいう。）２３０、運転監視装置２４０、チラーユニット３００、水循環回路４００などを備えて構成されている。
【００１５】
ＭＲＩガントリ１００は、傾斜磁場コイル１１０を備えている。傾斜磁場コイル１１０には、パルスシーケンスに応じてパルス電流が繰り返して供給されるため、撮像中に発熱する。このため、ＭＲＩ装置５００は、傾斜磁場コイル１１０を冷却する必要がある。したがって、傾斜磁場コイル１１０は、撮像時の発熱を冷却するための冷却管を備えている。なお、本実施形態では、冷媒として水（以下、これを冷媒水（第１の冷媒）という。）が用いられ、冷媒水が傾斜磁場コイル１１０内の冷却管を循環する。
【００１６】
また、傾斜磁場コイル１１０には、撮像領域内の静磁場の不均一を補正するために、鉄シムが設けられている。この鉄シムは、傾斜磁場コイル１１０の温度が変動すると、その影響で透磁率が変化する。この鉄シムの透磁率が変化すると、撮像領域内の静磁場を均一に保つことができず、特に中心周波数に変動をきたすことがある。
【００１７】
したがって、鉄シムの温度変化は画像の乱れを生じさせるので、傾斜磁場コイル１１０の温度の変動を抑えることが必要となる。なお、傾斜磁場コイル１１０を含むＭＲＩガントリ１００は、撮影室に設けられている。
【００１８】
ＭＲＩ電気機器キャビネット２００は、蓄電池２１０と、電力再配分ユニット２２０とを備えている。
【００１９】
蓄電池２１０は、チラーユニット３００において発生した電力を一時的に蓄電する蓄電池である。
【００２０】
電力再配分ユニット２２０は、蓄電池２１０に蓄電された電力を、蓄電されている充電状態に応じて、蓄電池２１０から運転監視装置２４０に電力を供給したり、システム全体の電源（図示せず）に電力を供給するようになっている。
【００２１】
また、ＭＲＩ電気機器キャビネット２００は、傾斜磁場電源２５０やＲＦアンプ（Radio Frequency増幅器：高周波増幅器）を構成する送信部２６０などを有するユニットでもある。
【００２２】
傾斜磁場電源２５０は、パルス状に傾斜磁場を生成するためのパルス電流を増幅する増幅器である。送信部２６０は、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信コイルに送信する機能を有している。傾斜磁場電源２５０や送信部２６０も撮像中に発熱するため、撮像中はＭＲＩ電気機器キャビネット２００を冷却する必要がある。
【００２３】
なお、傾斜磁場電源２５０や送信部２６０は、ＭＲＩ電気機器キャビネット２００内に一体化されている必要は無く、それぞれ個別にユニットを構成していてもよく、特に限定されるものではない。また、傾斜磁場電源２５０や送信部２６０の詳細については、後述する。
【００２４】
クライオクーラ（図示せず）は、後述する静磁場磁石内に蓄えられている液化ヘリウムを、２４時間冷却するための冷却装置（ユニット）であり、静磁場磁石に組み込まれたコールドヘッド（またはヘリウム膨張機とも呼ばれる）（図示せず）と、ヘリウムコンプレッサ２３０から構成されている。クライオクーラは、ヘリウムコンプレッサ２３０で作られた高圧ヘリウムガスが膨張機内で断熱膨張する仕組みで極低温を生成し、磁石内部の輻射シールドを低温に保ち、また磁石内ヘリウム容器にあるガスヘリウムを再凝縮して液体ヘリウムを生成することで液体ヘリウムの蒸散を防いでいる。磁石内部の液化ヘリウムは、後述する超電導コイル（超電導磁石）を冷却するために用いられる。
【００２５】
運転監視装置（Magnet Supervisory Unit）２４０は、ヘリウムガスの圧力や液化ヘリウムの液量を監視しており、ＭＲＩガントリ１００が有する超電導コイル（超電導磁石）の運転を管理する制御装置である。
【００２６】
なお、ＭＲＩ電気機器キャビネット２００と、クライオクーラ用ヘリウムコンプレッサ２３０と、運転監視装置２４０は、機械室に設けられている。
【００２７】
チラーユニット３００は、水循環回路４００に冷媒水（第１の冷媒）を供給し、ＭＲＩ装置５００内に冷媒水を循環させることによって、ＭＲＩ装置５００内の温度を一定に保たせる装置である。チラーユニット３００は、例えば、傾斜磁場コイル１１０を循環する冷媒水の冷却と、その冷媒水の温度管理を行っている。この場合、チラーユニット３００は、傾斜磁場コイル１１０を循環し排熱として水循環回路４００から流出した冷媒水を取得する。そして、チラーユニット３００は、その冷媒水を冷却して、再び傾斜磁場コイル１１０に冷却水として供給する。なお、チラーユニット３００の詳細については、後述する。
【００２８】
水循環回路４００は、ＭＲＩ装置５００に冷媒水を循環させる経路である。水循環回路４００の経路は、傾斜磁場コイル１１０に限定されるものではなく、例えば、発熱する傾斜磁場電源２５０やＲＦアンプ（送信部２６０）なども冷媒水の循環経路に含めることができる。すなわち、ＭＲＩ装置５００を稼動しているときの発熱する要素として、傾斜磁場コイル１１０と、傾斜磁場電源２５０と、送信部２６０とを冷却すべきユニットとして、これらを循環するように水循環回路４００を形成するようにしてもよい。
【００２９】
次に、本実施形態に係るＭＲＩ装置５００を構成する基本的な構成について説明する。
【００３０】
図２は、本実施形態に係るＭＲＩ装置５００の基本的な構成を示す構成図である。
【００３１】
図２に示すように、ＭＲＩ装置５００は、ＭＲＩガントリ１００において、静磁場磁石１０、傾斜磁場コイル１１０、ＲＦコイル３０、天板４０を備えて構成されている。
【００３２】
静磁場磁石１０は、概略円筒形状の真空容器１１と、その真空容器１１の中で冷却液に浸漬された超電導コイル１２とを有し、撮像領域であるボア（静磁場磁石１０の円筒内部の空間）に静磁場を発生させる。
【００３３】
傾斜磁場コイル１１０は、概略円筒形状をなし、静磁場磁石１０の内側に固定されている。この傾斜磁場コイル１１０は、傾斜磁場電源２５０から供給される電流によりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の方向に傾斜磁場を印加するメインコイルと、メインコイルの漏洩磁場をキャンセルするシールドコイルとを有している。なお、これらに関する構造については、詳細を後述する。
【００３４】
ＲＦコイル３０は、傾斜磁場コイル１１０の内側に、被検体ＰＴを挟んで対向するように固定されている。このＲＦコイル３０は、送信部２６０から送信されるＲＦパルスを被検体ＰＴに照射し、また、水素原子核の励起によって被検体ＰＴから放出される磁気共鳴信号を受信する。
【００３５】
天板４０は、寝台（図示せず）上に水平方向へ移動可能に設けられており、撮像時には被検体ＰＴが載置されてボア内へ移動される。
【００３６】
傾斜磁場電源２５０は、シーケンス制御装置２８０からの指示に基づいて、傾斜磁場コイル１１０に電流を供給する電源である。また、傾斜磁場電源２５０は、傾斜磁場をパルス状に生成するための電流を増幅する機能も備えている。
【００３７】
送信部２６０は、シーケンス制御装置２８０からの指示に基づいて、ＲＦコイル３０にＲＦパルスを送信する装置である。上述したＲＦアンプは、送信部２６０によって構成されており、高周波パルスをＲＦコイル３０に送信する。
【００３８】
受信部２７０は、ＲＦコイル３０によって受信された磁気共鳴信号を検出し、検出した磁気共鳴信号をデジタル化し、得られる生データを、シーケンス制御装置２８０に向けて送信する。
【００３９】
シーケンス制御装置２８０は、計算機システム２９０による制御のもと、傾斜磁場電源２５０、送信部２６０、受信部２７０をそれぞれ駆動することによって被検体ＰＴのスキャンを行う装置であり、スキャンを行った結果、受信部２７０から生データが送信されると、その生データを計算機システム２９０に送信する。
【００４０】
計算機システム２９０は、ＭＲＩ装置５００全体を制御する制御装置であり、操作者から各種入力を受け付ける入力部や、操作者から入力される撮像条件に基づいてシーケンス制御装置２８０にスキャンを実行させるシーケンス制御部と、シーケンス制御装置２８０から送信される生データに基づいて画像を再構成する画像再構成部、再構成された画像などを記憶する記憶部、再構成された画像など各種情報を表示する表示部、操作者からの指示に基づいて各機能の動作を制御する主制御部などを有する。
【００４１】
次に、図１および図２に示した傾斜磁場コイル１１０について、詳細を説明する。
【００４２】
図３は、本実施形態に係る傾斜磁場コイル１１０の構成について示した構成図である。また、図４は、本実施形態に係る傾斜磁場コイル１１０の内部構造を斜視図で示した説明図である。
【００４３】
図３に示すように、傾斜磁場コイル１１０は、メインコイル１１１、シールドコイル１１２、シムトレイ挿入ガイド１１３、シムトレイ１１４および鉄シム１１５を備えて構成されている。
【００４４】
傾斜磁場コイル１１０は、概略円筒形状をなすメインコイル１１１と、シールドコイル１１２とを備えている。そして、メインコイル１１１とシールドコイル１１２の間には、シムトレイ挿入ガイド１１３が形成されている。
【００４５】
シムトレイ挿入ガイド１１３は、傾斜磁場コイル１１０の貫通穴であり、傾斜磁場コイル１１０の長手方向に全長に渡り、開口を形成している。また、シムトレイ挿入ガイド１１３は、メインコイル１１１とシールドコイル１１２に挟まれた領域に、傾斜磁場コイル１１０の円周方向であって等間隔に、複数の個所に形成されている。また、各シムトレイ挿入ガイド１１３には、シムトレイ１１４が挿入されている。
【００４６】
シムトレイ１１４は、非磁性かつ非導電性材料である樹脂にて作製され、それぞれ概略棒状をなしている。これらのシムトレイ１１４には、それぞれ所定の数の鉄シム１１５が収納されている。シムトレイ１１４は、シムトレイ挿入ガイド１１３に挿入されて、それぞれ傾斜磁場コイル１１０の中央部に固定されている。
【００４７】
鉄シム１１５は、撮像領域内の静磁場の不均一を補正するために、シムトレイ１１４に設けられている。
【００４８】
図４では、傾斜磁場コイル１１０の一部分を示しており、図４における上側が円筒形状の外側を示しており、下側が円筒形状の内側を示している。
【００４９】
図４に示すように、傾斜磁場コイル１１０には、シムトレイ挿入ガイド１１３の内側と外側、すなわち、シムトレイ挿入ガイド１１３とメインコイル１１１との間、およびシムトレイ挿入ガイド１１３とシールドコイル１１２との間に、螺旋状に冷却管１１６が埋設されている。基本的な構成は図３と同様であり、図３と異なる点は、冷却管１１６が図示されている点である。
【００５０】
冷却管１１６には、チラーユニット３００から水循環回路４００を介して冷却水（第１の冷媒）が流入され、冷却管１１６を通って傾斜磁場コイル１１０の内部を循環し、傾斜磁場コイル１１０の外部へ冷却水（冷媒水）が流出される。このように、冷媒水は、冷却管１１６を通って傾斜磁場コイル１１０の内部を循環することによって、傾斜磁場コイル１１０を冷却している。
【００５１】
次に、本実施形態に係るＭＲＩ装置５００において、傾斜磁場コイル１１０、傾斜磁場電源２５０およびＲＦアンプ（送信部２６０）などが発熱する時間帯について説明する。
【００５２】
図５は、本実施形態に係るＭＲＩ装置５００において、水循環回路４００から排出される冷媒水の温度と時間帯との関係を示した概念図である。
【００５３】
図５に示すように、横軸（Ｘ軸）は時間（Ｔ）であり、縦軸（Ｙ軸）は水循環回路４００から排出された冷媒水の温度（Ｕ）である。すなわち、縦軸は、チラーユニット３００に流入された冷媒水の温度となっている。
【００５４】
図５では、時間Ｔ１から時間Ｔ２の間と、時間Ｔ３から時間Ｔ４の間に、水循環回路４００から排出される冷媒水の温度が高くなっていることを示している。具体的には、例えば、時間Ｔ１は、午前中の検査が始まる午前８時３０分頃であり、時間Ｔ２は、午前中の検査が終了する正午頃である。また、時間Ｔ３は、午後の検査が始まる午後１時頃であり、時間Ｔ４は、午後の検査が終了する午後５時頃である。
【００５５】
なお、この冷媒水は、冷媒水が傾斜磁場コイル１１０内を循環して、撮像により発熱した傾斜磁場コイル１１０の熱を吸収した後、傾斜磁場コイル１１０から外部に流出される。このため、冷媒水の温度は、水循環回路４００を経てチラーユニット３００に流入されたときの温度となる。したがって、ＭＲＩ装置５００を稼動して被検体ＰＴを撮像している時間帯は、傾斜磁場コイル１１０が発熱し、その傾斜磁場コイル１１０を冷媒水が冷却することにより、排熱として排出される冷媒水の温度が上昇していることを示している。
【００５６】
また、時間Ｔ２から時間Ｔ３の間は、撮像を中止している時間帯（お昼休み中）であるため、傾斜磁場コイル１１０などで発熱した温度は一時的に下がる。また、午後の検査が時間Ｔ３から開始されると、排出される冷媒水の温度は、時間Ｔ４まで高温（約４５度）となっている。次に、冷媒水の温度が上昇している時間帯の詳細について説明する。
【００５７】
図６は、本実施形態に係るＭＲＩ装置５００において、図５に示した時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間における冷却水の温度（Ｕ）の変化の詳細を示した概念図である。
【００５８】
図６に示すように、時間Ｔ１から時間Ｔ２の間に４回の高温期間がある。これは、４人の被検体（ＰＴ１からＰＴ４）を撮像したことにより、これらの被検体を撮像している間は、冷媒水の温度が高温となっていることを示している。特に、被検体ＰＴ１と被検体ＰＴ２の撮像に関しては、撮像方法を変更したり撮像の設定を変更したことにより、一時的に温度に変化が生じている。
【００５９】
なお、図５および図６に示した冷媒水の温度（Ｕ）は、高温時で約４５℃、低温時約２０℃となっているが、例示であり、これに限定されるものではない。また、ＭＲＩ装置５００が稼動していない時間帯は、種々の冷却装置などによって、ＭＲＩ装置５００は冷却されている。そのため、ＭＲＩ装置５００が稼動していない時間帯では、ＭＲＩ装置５００は、約２０℃の一定温度で保冷されている。
【００６０】
以上の実施形態に加えて、本実施形態では、チラーユニット３００に発電モジュールをさらに備えたことを特徴としている。チラーユニット３００の詳細について説明する。
【００６１】
図７は、本実施形態に係るチラーユニット３００の構成を示した機能ブロック図である。
【００６２】
図７に示すように、チラーユニット３００は、温度センサ３０５、蒸発器３１０、圧縮機３２０、凝縮器３３０、膨張器３４０、冷媒ガス循環回路３５０および発電モジュール３６０を備えて構成されている。
【００６３】
温度センサ３０５は、ＭＲＩガントリ１００の傾斜磁場コイル１１０を循環して水循環回路４００から流出された冷媒水（第１の冷媒）が、チラーユニット３００に流入したときの温度を測定するセンサである。本実施形態では、ＭＲＩガントリ１００や傾斜磁場コイル１１０の稼動状況を、チラーユニット３００に流入された冷媒水の温度で判断するようになっている。なお、ＭＲＩガントリ１００や傾斜磁場コイル１１０の稼働状態に関する情報をチラーユニット３００が取得することができる構成であれば、温度センサ３０５を設ける必要はない。
【００６４】
蒸発器３１０は、排熱して運ばれた温水の冷媒水（第１の冷媒）から、液化冷媒（第２の冷媒）が熱を吸収して機能を有する熱交換器である。液化冷媒は、温水の冷媒水から熱を吸収すると低温低圧のガス（気体）になる。なお、液化冷媒には、例えば、ＨＣＦＣ（hydrochlorofluorocarbons：ハイドロクロロフルオロカーボン）やＨＦＣ（hydrofluorocarbons：ハイドロフルオロカーボン）などが用いられる。これらは、沸点が、約−５０℃または約−８０℃程度であるため、冷媒水（第１の冷媒）から熱を吸収することによってその冷媒水を冷却し、蒸発する。
【００６５】
具体的には、蒸発器３１０は、冷媒水が４５℃でチラーユニット３００に流入した場合には、液化冷媒がその冷媒水を冷却して、冷媒水を約２０℃の冷却水にする。それと同時に、液化冷媒は、蒸発して気化する。
【００６６】
圧縮機３２０は、蒸発した冷媒ガス（第２の冷媒）を圧縮して、高温高圧のガスにして送り出す機能を有する機械である。なお、圧縮機３２０の出力近傍は高温になっており、具体的には、約６０℃程度（または約８０℃程度）の高温状態となっている。なお、この温度は、使用する圧縮機の仕様に異なり、特に限定されるものではない。
【００６７】
凝縮器３３０は、高温高圧のガスの熱を大気に放出して、低温高圧の液化させる熱交換器である。なお、熱交換を効率よく実施するために、チラーユニット３００に吸気や排気を行う窓を設けたり、放熱ファンを設けるようにしてもよい。
【００６８】
膨張器３４０は、液化された液化冷媒を膨張させ、低温高圧液から低温低圧液にする機能を有している。
【００６９】
冷媒ガス循環回路３５０は、水循環回路４００から流入された温水の冷媒水に対して、熱を吸収して大気にその熱を放出する液化冷媒の循環回路である。
【００７０】
発電モジュール３６０は、冷媒ガスを圧縮機３２０で圧縮する際に生じる発熱を利用して発電を行う熱発電モジュールである。このチラーユニット３００では、圧縮機３２０の出力側の近傍に発電モジュール３６０の高温端を接続することにより、高温となる圧縮機３２０の出力側の熱を効果的に使用して、効率よく発電することができる。
【００７１】
一方、発電モジュール３６０の低温端は、地中約５ｍ程度の深さ地点に熱伝導性の高い銅の部材を使った熱アンカー（固定用ボルト）を設けて、その冷熱板３７０に接続される。地中の温度（地熱）は通年約１５℃程度と変動が少ないので、発電モジュール３６０の低温端に地中の温度を利用することにより、安定した温度差を得ることができる。
【００７２】
具体的には、発電モジュール３６０の高温端の約６０℃と地熱の約１５℃との間に、約４５℃の温度差を得ることができる。なお、本実施形態では、熱アンカーに限定されるものではなく、例えば、ヒートパイプ３６５を使用して、放熱器や放熱板などのヒートシンクとして地熱と熱を交換する低温部分であってもよい。
【００７３】
このように、発電モジュール３６０は、高温端と低温端との温度差を用いて発電すると、蓄電池２１０（図１）に電力が蓄電されるようになっている。また、チラーユニット３００では、傾斜磁場コイル１１０を稼動して撮像している間に冷媒水（第１の冷媒）に温度差が生じ、発電モジュール３６０が発電することができるので、冷媒水（第１の冷媒）の温度差から効率よく発電することができる。
【００７４】
なお、チラーユニット３００は、冷媒水を循環させる送水ポンプ（図示せず）を有し、水循環回路４００を介して、傾斜磁場コイル１１０に冷媒水を送水する機能も含んでいる。
【００７５】
次に、本実施形態に係るＭＲＩ装置５００のチラーユニット３００が発電する発電動作処理について説明する。
【００７６】
図８は、本実施形態に係るＭＲＩ装置５００のチラーユニット３００が発電する発電動作処理を示したフローチャートである。なお、水循環回路４００は、一例として傾斜磁場コイル１１０を冷却するように循環しているものとする。
【００７７】
ＭＲＩ装置５００は、操作者からの操作指示を計算機システム２９０（図２）が受け付けると、被検体ＰＴの撮像（スキャン）を開始する（ステップＳＴ００１）。この場合、計算機システム２９０は、シーケンス制御装置２８０を介して傾斜磁場コイル１１０を制御してスキャンを実施する。ＭＲＩ装置５００は、被検体ＰＴを撮像することによって、傾斜磁場コイル１１０が発熱する。
【００７８】
ＭＲＩ装置５００では、水循環回路４００を介してチラーユニット３００から傾斜磁場コイル１１０に冷却水（冷媒水）が供給されている。その冷却水は、発熱した傾斜磁場コイル１１０を冷却する。発熱を吸収した冷却水は温水となり、冷却管１１６（図４）と、水循環回路４００を介して、傾斜磁場コイル１１０から流出される。温水となった冷却水は、チラーユニット３００に流入される。これにより、チラーユニット３００は、傾斜磁場コイル１１０の排熱水（温水）を取得する（ステップＳＴ００３）。
【００７９】
チラーユニット３００は、排熱水（冷媒水）を取得すると、蒸発器３１０（図７）において、液化冷媒（第２の冷媒）が排熱水（第１の冷媒）から熱を吸収して、その排熱水を冷却する（ステップＳＴ００５）。冷却された排熱水は、冷却水となり、水循環回路４００を介して、再び傾斜磁場コイル１１０の冷却管１１６を循環して、傾斜磁場コイル１１０を冷却する。一方、液化冷媒（第２の冷媒）は、蒸発して低温低圧のガスになる。
【００８０】
チラーユニット３００は、圧縮機３２０（図７）において、蒸発した冷媒ガス（第２の冷媒）を圧縮し、高温高圧にする（ステップＳＴ００７）。
【００８１】
チラーユニット３００は、圧縮機３２０の高温側と地中とに接続された発電モジュール３６０が発電し（ステップＳＴ００９）、その発電した電力をＭＲＩ電気機器キャビネット２００の蓄電池２１０に蓄電する。電力再配分ユニット２２０は、蓄電池２１０に蓄電された電力を、その蓄電池２１０の充電状態に応じて、運転監視装置２４０の制御またはＭＲＩ電気機器キャビネット２００の制御を行うコントロール部などの電力に割り当てる。
【００８２】
チラーユニット３００は、凝縮器３３０（図７）において、圧縮された冷媒ガスの熱を放出させ（冷却）、低温高圧液にする（ステップＳＴ０１１）。
【００８３】
チラーユニット３００は、膨張器３４０（図７）において、低温高圧液となった液化冷媒を膨張させ、低温低圧にさせる（ステップＳＴ０１３）。
【００８４】
本実施形態では、チラーユニット３００は、水循環回路４００を介して流入される排熱水（温水）に対して継続的に冷却を行い、そして、冷却水として傾斜磁場コイル１１０に供給するようになっている。
【００８５】
チラーユニット３００は、継続的に排熱水を取得することにより（ステップＳＴ０１５）、温度センサ３０５（図７）が継続的に排熱水の温度を監視している（ステップＳＴ０１７）。
【００８６】
ここで、チラーユニット３００は、取得した排熱水が所定の温度以上の場合には（ステップＳＴ０１７のＹｅｓ）、ステップＳＴ００５に移行して、引き続き、排熱水の冷却処理を継続する。例えば、排熱水が２５℃以上の場合には、チラーユニット３００は、傾斜磁場コイル１１０を冷却する処理を継続するように設定することができる。
【００８７】
一方、取得した排熱水が所定の温度未満の場合には（ステップＳＴ０１７のＮｏ）、チラーユニット３００は、傾斜磁場コイル１１０の稼動が終了し、ＭＲＩによる撮像が終了したと判定し（ステップＳＴ０１９）、発電動作処理を終了する。
【００８８】
この場合、例えば、排熱水の温度が２０℃の場合には、チラーユニット３００は、傾斜磁場コイル１１０は稼動していないと判定し、ＭＲＩ装置による撮像は終了したと判定することができる。
【００８９】
以上説明したように、本実施形態に係るＭＲＩ装置５００では、ＭＲＩガントリ１００内の傾斜磁場コイル１１０が発熱したときにその発熱を排熱する排熱水を冷却して、その際に生じる圧縮機の温度差を用いて発電モジュール３６０が発電することができるので、ＭＲＩ装置５００の稼動時に効率的に発電することができる。
【００９０】
これにより、発電モジュール３６０によって発電された電力は、蓄電池２１０に蓄積され、その蓄電池２１０の充電状態に応じて、例えば、運転監視装置２４０の制御に用いることができるので、蓄電された電力を効率よく使用することができ、システム全体の消費電力を効率よく低減することができる。
【００９１】
また、発電モジュール３６０によって発電された電力は、運転監視装置２４０の制御に限定されるものではなく、例えば、傾斜磁場電源２５０や傾斜磁場電源２５０の制御、ＲＦアンプ（送信部２６０）の制御のための制御回路や、その他発電量に応じて消費電力の賄える装置の電力に利用することができる。
【００９２】
また、蓄電池２１０に蓄電された電力は、蓄電池２１０の充電状態や発電モジュール３６０の発電性能に基づいて、電力再配分ユニット２２０が電力の配分を行うことができるので、例えば、消費電力の相対的に少ない制御装置などの電源に限定されず、発電性能の向上や改善によって、消費電力と供給電力のバランスを判定して、供給範囲内にある電源に電力を供給したり、複数の制御装置の電源に使用することもできる。また、ＭＲＩ電気機器キャビネット２００のコンピュータユニットなどのバックアップ電力として、無停電電源装置（いわゆるＵＰＳ）などに適用することもできる。
【００９３】
なお、本実施形態では、発電モジュール３６０の高温端が６０℃程度だった場合、地熱は約１５℃であるため、約４５℃の温度差を得ることができた。約４５℃の温度差の場合に現在利用可能な発電モジュールに適用すると、約２ワット［Ｗ］程度の発電を見込むことができる。
【００９４】
ところで、本実施形態のように、地熱を利用する場合には、熱アンカーなどを設置する工事が必要となる場合もある。そこで、工事を必要とせず外気によって低温端を生成する場合について検討する。
【００９５】
図９は、本実施形態に係るチラーユニット３００において、発電モジュール３６０の低温端を外気で冷却する場合について説明した説明図である。
【００９６】
上述した実施形態では、発電モジュール３６０の低温端は、地中に埋設されるようになっていたが、例えば、図９に示すように、ヒートパイプ３６５に設けられた冷熱板３７０を、外気（大気）を取り込む吸気口又は吸気ファン３８０の周辺に設けることにより、発電モジュール３６０の低温端を構成するようにしてもよい。この場合、地中に熱アンカーを埋設する工事（作業）を回避することができ、吸気口又は吸気ファン３８０の周辺に冷熱板３７０に設けるだけで、容易に低温端を実現することができる。
【００９７】
なお、外気の温度を利用する場合には、例えば、外気温を約３０℃程度とすると、発電モジュール３６０の高温端が６０℃程度であるため、約３０℃の温度差を得ることができる。約３０℃の温度差の場合に現在利用可能な発電モジュールに適用すると、約１ワット［Ｗ］程度の発電を見込むことができる。
【００９８】
また、上述した実施形態では、発電モジュール３６０は、圧縮機３２０の出力側の近傍に設けられていたが、これに加えて、例えば、チラーユニット３００内を循環する水循環回路４００にも、蒸発器３１０で冷媒水を冷却する前の冷媒水の温度と、蒸発器３１０で冷却した後の冷媒水の温度との差分を用いて発電するように、発電モジュールを追加するようにしてもよい。
【００９９】
また、本実施形態では、チラーユニット３００の温度センサ３０５が、水循環回路４００から流入される冷却水の温度によって、ＭＲＩガントリ１００や傾斜磁場コイル１１０の稼働状況を判断するようになっていたが、これに限定されるものではない。例えば、チラーユニット３００は、温度センサ３０５の代わりに、図示しない、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ネットワークインターフェースなどを備えるようにしてもよい。
【０１００】
具体的には、チラーユニット３００は、ネットワークインターフェースを介して、ＭＲＩガントリ１００やＭＲＩ電気機器キャビネット２００と通信を行って、傾斜磁場コイル１１０やＲＦアンプを構成する送信部２６０などの稼働状況に応じて、冷媒ガス循環回路３５０を循環する液化冷媒の蒸発を制御する。
【０１０１】
この場合、ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されている各種プログラムをＲＡＭにロードして、そのプログラムを展開することにより、液化冷媒の蒸発制御処理を実現することできる。ＲＡＭは、ワークエリア（作業用メモリ）として利用されるようになっている。ＲＯＭは、各種プログラムを格納するようになっている。ＲＯＭに格納されている各種プログラムには、冷却水（第１の冷媒）の温度調整処理、液化冷媒の蒸発制御処理および発電モジュール３６０の発電制御処理を実現するためのプログラムが含まれている。
【０１０２】
このようなプログラムをＣＰＵで処理することにより、チラーユニット３００は、蒸発器３１０で液化冷媒を蒸発させる際のエネルギーロスを減少させることもできる。
【０１０３】
なお、上述した本実施形態に係るＭＲＩ装置５００では、チラーユニット３００を含むシステムとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、チラーユニット３００は、傾斜磁場コイル１１０に冷媒水（第１の冷媒）を循環させる水循環回路４００（冷媒循環部）と、傾斜磁場コイル１１０を循環した冷媒水（第１の冷媒）を液化冷媒（第２の冷媒）で冷却し、その液化冷媒に生じる温度差を用いて発電する発電モジュール３６０と、を備えた冷却装置として、単体でも実現することができる。
【０１０４】
また、上述した本実施形態に係るチラーユニット３００は、すべて一体として設けられている必要は無く、例えば、凝縮器３３０が屋外に設けられていてもよい。すなわち、チラーユニット３００を構成する各構成要素が、それぞれ別体で構成されていても、チラーユニット３００は、各機能を有する構成要素を含んでいれば実現することができる。
【０１０５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【０１０６】
また、本発明の実施形態では、フローチャートの各ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理の例を示したが、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別実行される処理をも含むものである。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  静磁場磁石
１１  真空容器
１２  超電導コイル
３０  ＲＦコイル
４０  天板
１００  ＭＲＩガントリ
１１０  傾斜磁場コイル
１１１  メインコイル
１１２  シールドコイル
１１３  シムトレイ挿入ガイド
１１４  シムトレイ
１１５  鉄シム
１１６  冷却管
２００  ＭＲＩ電気機器キャビネット
２１０  蓄電池
２２０  電力再配分ユニット
２３０  クライオクーラ用ヘリウムコンプレッサ
２４０  運転監視装置
２５０  傾斜磁場電源
２６０  送信部
２７０  受信部
２８０  シーケンス制御装置
２９０  計算機システム
３００  チラーユニット
３０５  温度センサ
３１０  蒸発器
３２０  圧縮機
３３０  凝縮器
３４０  膨張器
３５０  冷媒ガス循環回路
３６０  発電モジュール
３６５  ヒートパイプ
３７０  冷熱板
３８０  吸気ファン
４００  水循環回路
５００  ＭＲＩ装置
ＰＴ    被検体
【図１】
0005911338.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005911338.tif 000009
【図９】
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