(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスコンプレッサの平均消費電力を減少させることにより装置の所有者の費用負担を減らし、そしてコンプレッサの使用の環境的影響を減らす。【解決手段】コンプレッサ１がガス回路内のチャージ圧力の変化により第一圧力又は第二圧力のガスを供給できる。このコンプレッサ内に含まれる緩衝ボリューム２０と弁２２、２４の配置が静チャージ圧力の変化を容易にする。チャージ圧力が低下するとき、このコンプレッサにより引き出される電力は減少する。このコンプレッサ内のチャージ圧力が変わると、冷凍装置４により配分される冷凍出力が変化する。それ故、待機状態にあるＭＲＩシステムにより引き出される電力を減少させるためにこの可変チャージコンプレッサを使用することが出来、そして全冷凍能力は要求されない。また、これは冷凍装置及びコンプレッサ内の幾つかの部品の疲労を減らしそれらの寿命を長くする効果を有する。【選択図】図１
2009150645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサ（１）から圧縮ガスを受けるように配置された極低温冷凍装置（４）を含む装置を冷却する冷却装置構造であって、前記コンプレッサは
・コンプレッサ機構（１０）と、
・このコンプレッサ機構にガスを供給する入力ライン（１２）と、
・このコンプレッサ機構から圧縮ガスを供給する出力ライン（１４）とを有し、
前記コンプレッサは更に制御入口弁（２２）により前記出力ライン（１４）に接続し制御出口弁（２４）により前記入力ライン（１２）に接続する緩衝ボリユーム（２０）を有し、前記コンプレッサ機構、前記冷凍装置、前記入力ライン、前記出力ライン、前記緩衝ボリューム、及び前記入り口及び出口弁が閉じたガス回路を形成し、使用時において、前記冷凍装置が、前記出力ライン（１４）と同じ圧力のガスを含む前記緩衝ボリュームに応じて第一冷凍出力で動作できるようにし、そして前記冷凍装置が前記入力ライン（１２）と同じ圧力のガスを含む前記緩衝ボリュームに応じて前記第一冷凍出力より大きな第二冷凍出力で動作できるようにしてなり、前記緩衝ボリュームの圧力が前記入口弁（２２）及び出口弁（２４）の動作に応じて調整可能である、前記冷却装置構造。
【請求項２】
前記極低温冷凍装置は、ギルフォード−マクマホン型冷凍装置およびパルスチューブ冷凍装置の内から選ばれる、請求項１に記載の冷却装置構造。
【請求項３】
磁界を発生するように配置され、請求項１又は請求項２に記載された冷却装置構造により冷却される液体クライオジェン（１１５）を含むクライオスタット容器（１１２）内に配置された超伝導コイル（１１０）を備える磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システム。
【請求項４】
前記液体クライオジェンは液体ヘリウムである、請求項３に記載の磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システム。
【請求項５】
ＭＲＩシステムを制御するためのコントローラ（１３０）を更に有し、前記コントローラが前記入口及び出口弁（２２、２４）を制御するように配置されたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システム。
【請求項６】
コンプレッサ（１）から圧縮されたガスを受けるように配置された極低温冷凍装置（４）を運転する方法であって、下記段階からなる方法：
・コンプレッサ機構（１０）と、前記冷凍装置から前記コンプレッサ機構にガスを供給する入力ライン（１２）と、前記コンプレッサ機構から前記冷凍装置に圧縮ガスを供給する出力ライン（１４）とを設ける段階；
・制御入口弁（２２）により前記出力ラインに接続されそして制御出口弁（２４）により前記入力ライン（１２）に接続される緩衝ボリューム（２０）を設け、前記コンプレッサ機構、前記冷凍装置、前記入力ライン、前記出力ライン、前記緩衝ボリューム及び前記入口及び出口弁で閉じたガス回路を形成する段階、
・前記コンプレッサ機構が作動すると前記出口弁（２４）を閉じ前記入口弁（２２）を開き、それにより前記緩衝ボリューム（２０）内の圧力を前記出力ライン（１４）の圧力に等しい圧力（ＯＰ２）に上昇させる段階、
・前記冷凍装置を第一冷凍出力で動作させる段階、
・前記コンプレッサ機構が作動すると前記入口弁（２２）を閉じ前記出口弁（２４）を開き、それにより前記緩衝ボリューム（２０）内の圧力を前記入力ライン（１２）の圧力に等しい圧力（ＩＰ１）に降下させる段階、及び
・前記緩衝ボリューム内のガスの減少した質量による前記コンプレッサ機構、入力ライン、出力ライン及び冷凍装置を通り流れるガスの増加した量に応じて、前記第一冷凍出力より大きい第二冷凍出力で前記冷凍装置を作動する段階。
【請求項７】
・前記ＭＲＩシステムが画像化を行わない待機段階にあるとき前記入口弁（２２）を開き、前記出口弁（２４）を閉じて、前記冷凍装置を前記第一冷凍出力で動作させる段階と、
・前記ＭＲＩシステムが画像化を行わない待機段階を終わるとき、前記出口弁（２４）を開き、前記入口弁（２２）を閉じて、前記冷凍装置を前記第一冷凍出力で動作させる段階とを含む、
前記ＭＲＩ（磁気共鳴画像化）システムの超伝導磁石を冷却するための、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第一冷凍出力で動作する前記冷凍装置にガスを供給するときには、前記第二冷凍出力で動作する前記冷凍装置にガスを供給するときと同じ速度で前記コンプレッサが動作する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
下記段階を含む、請求項６から８のいずれか１項に記載の方法：
・前記冷凍装置が前記第一冷凍出力で動作するとき前記コンプレッサ機構に第一入力パワーを供給する段階、及び
・前記冷凍装置が前記第二冷凍出力で動作するとき前記コンプレッサ機構に、前記第一入力パワーより大きい第二入力パワーを供給する段階。
【請求項１０】
前記第一および第二入力パワーは電力である、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は極低温冷凍装置、特にヘリウムガスのような圧縮ガスにより動作する冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘリウムガスコンプレッサは、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システムで使用されるような超伝導磁石を冷却するための冷凍装置において使用されている。ヘリウムコンプレッサを利用する冷凍装置は超伝導磁石の磁界を発生するために使用されるコイルが超伝導状態となるように超伝導磁石を充分な極低温に維持するように作用する。例えば画像シーケンス中に磁石が使用される場合、磁石が待機状態にあって画像を作らない状態にあるときと比較すると増大した熱を発生する。
【０００３】
画像形成シーケンス中に超伝導磁石を低温に維持するに充分な冷凍力を補償するために、現在では任意の時点で実際に要求される冷凍力とは無関係に冷凍システムを、従ってコンプレッサを常に最大出力で作動させている。この一定の最大冷凍出力を得るに必要な電力消費は、例えば９ｋＷのようなかなりのものになると考えられる。環境問題についての意識の向上と電力費用の増加により、そのような冷凍システムの平均消費電力を減らす必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのような冷凍システムを作動する際に消費される電力の多くはヘリウムコンプレッサにより消費される。本発明はガスコンプレッサの平均消費電力を減少させることにより装置の所有者の費用負担を減らしそしてコンプレッサの使用の環境的影響を減らすことを目的とするものである。
【０００５】
更に、平均電力消費が減少すればコンプレッサの部品の疲労も減ることになる。従って、本発明はガスコンプレッサの部品の疲労度を減少させ、それにより装置の所有者の経費を減らし、そして、例えば部品交換の必要性を低くすることによりコンプレッサの所有者の環境的な負担を減らし、そしてコンプレッサの有効寿命を長くすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明は特許請求の範囲に記載された装置及び方法を提供するものである。即ち、請求項１の発明によれば、
「コンプレッサから圧縮ガスを受けるように配置された極低温冷凍装置を含む装置を冷却する冷却装置構造であって、前記コンプレッサは
・コンプレッサ機構と、
・このコンプレッサ機構にガスを供給する入力ラインと、
・このコンプレッサ機構から圧縮ガスを供給する出力ラインとを有し、
前記コンプレッサは更に制御入口弁により前記出力ラインに接続し制御出口弁により前記入力ラインに接続する緩衝ボリユームを有し、前記コンプレッサ機構、前記冷凍装置、前記入力ライン、前記出力ライン、前記緩衝ボリューム、及び前記入り口及び出口弁が閉じたガス回路を形成し、使用時において、前記冷凍装置が、前記出力ラインと同じ圧力のガスを含む前記緩衝ボリュームに応じて第一冷凍出力で動作できるようにし、そして前記冷凍装置が前記入力ラインと同じ圧力のガスを含む前記緩衝ボリュームに応じて前記第一冷凍出力より大きな第二冷凍出力で動作できるようにしてなり、前記緩衝ボリュームの圧力が前記入口弁及び出口弁の動作に応じて調整可能である、前記冷却装置構造。」である。
また、請求項６の発明によれば、
「コンプレッサから圧縮されたガスを受けるように配置された極低温冷凍装置を運転する方法であって、下記段階からなる方法：
・コンプレッサ機構と、前記冷凍装置から前記コンプレッサ機構にガスを供給する入力ラインと、前記コンプレッサ機構から前記冷凍装置に圧縮ガスを供給する出力ラインとを設ける段階；
・制御入口弁により前記出力ラインに接続されそして制御出口弁により前記入力ラインに接続される緩衝ボリュームを設け、前記コンプレッサ機構、前記冷凍装置、前記入力ライン、前記出力ライン、前記緩衝ボリューム及び前記入口及び出口弁で閉じたガス回路を形成する段階、
・前記コンプレッサ機構が作動すると前記出口弁を閉じ前記入口弁を開き、それにより前記緩衝ボリューム内の圧力を前記出力ラインの圧力に等しい圧力に上昇させる段階、
・前記冷凍装置を第一冷凍出力で動作させる段階、
・前記コンプレッサ機構が作動すると前記入口弁を閉じ前記出口弁を開き、それにより前記緩衝ボリューム内の圧力を前記入力ラインの圧力に等しい圧力に降下させる段階、及び
・前記緩衝ボリューム内のガスの減少した質量による前記コンプレッサ機構、入力ライン、出力ライン及び冷凍装置を通り流れるガスの増加した量に応じて、前記第一冷凍出力より大きい第二冷凍出力で前記冷凍装置を作動する段階。」である。
【０００７】
本発明の前記及び他の目的、利点及び特徴は例として挙げる実施例の以下の説明からより明確になるものである。
【０００８】
少なくとも三つの方法によりガスコンプレッサの電力消費を減らすことが出来る。まず、コンプレッサの動作速度を変化させることが考えられる。コンプレッサの動作速度を変えることは関連する冷凍装置の動作速度を変化させるから、冷凍装置内の磁気的質量の動作周波数又は速度の変化が、ＭＲＩシステムにおける画像化に干渉することになるので、この選択肢を本発明は好ましいとはとらえていない。他の方法はコンプレッサをオンオフ切り替えさせることである。この方法はコンプレッサ及び冷凍装置の疲労を加速させるから好ましくないし、ＭＲＩシステム画像化に干渉する。
【０００９】
本発明はガスコンプレッサが少ない入力電力で動作できるようにし、そしてコンプレッサにより閉じたガス回路内の静チャージ圧の低下を可能にすることにより、関連する冷凍システムにおける冷凍レベルを低くする。代表的な構成は比較的高圧の出力ラインと比較的低圧の入力ラインにより冷凍装置に接続されるガスコンプレッサを有する。このガス回路は供給ライン、戻りライン及びコンプレッサと冷凍装置内のガスから成る。コンプレッサが作動していないときのガス回路はその全体において少なくとも概念的に安定した一定の圧力となっている。この圧力はその回路に存在するガスの量、その回路の容積及びその回路内のガスの温度で決まるものであり、静チャージ圧力として知られている。
【００１０】
圧縮ガスにより供給されて極低温冷凍装置により分配される冷凍出力は一般にガスコンプレッサにより消費される入力電力にほぼ比例する。本発明者等は、コンプレッサにより供給される閉じたガス回路内の静チャージ圧を下げることにより、冷凍出力の減少したコンプレッサにより引き出される電力が減少することを見出した。前記のように、ガスコンプレッサと関連する極低温冷凍装置は、通常、ＭＲＩシステムの超伝導磁石を一般に画像化操作において遭遇する最も要求される動作条件で極低温に維持するに充分な冷凍レベルとなるように設計されそして操作される。他の時点ではそのような冷凍レベルは要求されない。この点を認識することおよびガス回路内の静チャージ圧を制御する簡単な方法により、本発明はガスコンプレッサの減少した平均電力消費と改善された動作寿命を達成するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明はガス回路内の静チャージ圧の変化を利用する。ガス回路内の静チャージ圧の減少がコンプレッサにおける操作電力消費の減少に結びつくことを見出した。静チャージ圧の減少はコンプレッサの動作速度の変化に使用され得るし、またはこれら二つの方法を本発明の実施例において一緒に使用することも出来る。静チャージ圧のみを変える利点は、コンプレッサと冷凍装置が一定速度で動作し、その為に、冷凍装置内の磁気的な量の変化速度または周波数により生じるＭＲＩシステムの画像品質を劣化させないということである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明による構成を概略的に示している。この構成は極低温冷凍装置４と、この場合ヘリウムコンプレッサであるガスコンプレッサ１とを有する。このコンプレッサ１は電気的に動作されるコンプレッサ機構を含むコンプレッサカプセル１０を有する。低圧入力ライン１２が冷凍装置４からコンプレッサカプセル１０にガスを供給する。この例では低圧入力ライン１２は圧力４バール（４×１０5Ｐａ）のヘリウムを供給する。高圧出力ライン１４はコンプレッサカプセル１０から冷凍装置４にガスを供給する。この例では高圧出力ライン１４は圧力２０バール（２０×１０5Ｐａ）のヘリウムを供給する。
【００１３】
コンプレッサが動作していない時には、静チャージ圧は１３．５バール（１３．５×１０5Ｐａ）である。コンプレッサが動作しているときには、その静チャージ圧は回路全体に平均ガス圧となる。
【００１４】
本発明の一例によれば、このガス回路は制御入口弁２２により高圧出力ライン１４に接続され制御出口弁２４により低圧入力ライン１２に接続される緩衝ボリューム２０を有する。これらの弁は手動的、電気的、空気的、水圧的またはその他で制御することが出来る。以下により詳細に述べる好適な実施例では、入口及び出口弁２２，２４はＭＲＩシステムのコントローラにより制御されるソレノイド作動の弁である。
【００１５】
通路２３と２５の夫々に沿って入口弁２２と出口弁２４の適切な制御により緩衝ボリューム２０にガスを流し入れ、そしてそこからガスが流れ出るようにすることが出来る。コンプレッサ１、入力及び出力ライン１２、１４、緩衝ボリューム２０及び関連する通路２３、２５、弁２２、２４及び極低温冷凍装置４内のガス通路にコンプレッサにより供給されるガスの総量をチャージ量と呼び、入力ライン内の圧力を入力圧と呼び、出力ライン内の圧力を出力圧と呼ぶことにする。
【００１６】
図１の構成からチャージ量は（ｉ）出力ライン１４の量とコンプレッサ及び冷凍装置内の高圧量を含む高圧量ＶＨＰ、（ｉｉ）入力ライン１２の量とコンプレッサ及び冷凍装置内の低圧量を含む低圧量ＶＬＰ及び（ｉｉｉ）本発明による緩衝ボリューム２０の量である緩衝量ＶＢで成り立つことが出来る。
【００１７】
単純なボイルの法則の方程式Ｐ１Ｖ１＝Ｐ２Ｖ２を、変化する圧力条件下で動作するそのような構成に当てはめると、
ＶＨＰ・ＯＰ１＋ＶＬＰ・ＩＰ１＋ＶＢ・ＢＰ１＝
ＶＨＰ・ＯＰ２＋ＶＬＰ・ＩＰ２＋ＶＢ・ＢＰ２＝
（ＶＨＰ＋ＶＬＰ＋ＶＢ）・ＳＣＰ
ここで
ＯＰ１及びＩＰ１は緩衝ボリューム内のガスの第一圧力ＢＰ１による出力及び入力圧力であり、
ＯＰ２及びＩＰ２は緩衝ボリューム内のガスの第二圧力ＢＰ２による出力及び入力圧力であり、
ＳＣＰはコンプレッサが動作していなくて入口及び出口弁２２，２４の内の少なくとも１個が開いているときのチャージ量全体のガスの静チャージ圧である。
構成全体がシールされるから、チャージ量のガスの総量は一定である。
【００１８】
基本的に本発明は次のように動作する。画像化が始まると或いは全冷凍出力が必要になる他の時間に、緩衝ボリューム２０内の圧力は入力圧ＢＰ１＝ＩＰ１まで減少して緩衝ボリューム内のガスの質量が減少し、かつガスの質量は最大となるので、高圧量と低圧量とから成るガス回路内の静チャージ圧は最大となる。その逆で、減少した冷凍出力状態の場合、例えば、関連するＭＲＩシステムが待機状態にあれば、緩衝ボリューム２０内の圧力は出力圧力まで上昇し、ＢＰ２＝ＯＰ２、緩衝ボリューム内のガスの質量が増加し、かつガスの質量が減少するので、高圧量と低圧量とから成るガス回路内の静チャージ圧が減少する。
【００１９】
ガスの全体の量は一定であるから
ガス回路内の高静チャージ圧
ＶＨＰ・ＯＰ１＋（ＶＬＰ＋ＶＢ）・ＩＰ１＝
ガス回路内の低静チャージ圧
（ＶＨＰ＋ＶＢ）・ＯＰ２＋ＶＬＰ・ＩＰ２＝
チャージ容積全体の静チャージ圧
（ＶＨＰ＋ＶＬＰ＋ＶＢ）・ＳＣＰ
となる。
【００２０】
高圧量ＶＨＰ及び低圧量ＶＬＰ、全パワー入口圧ＩＰ１及び全パワー出口圧ＯＰ１、及び高圧量と低圧量を有するガス回路の静チャージ圧の所望の変化がわかれば、緩衝ボリューム２０の必要容積が計算できる。
【実施例】
【００２１】
本発明の一実施例を詳細に説明する。コンプレッサが全力運転している正常動作モードでは入口弁２２は閉じている。出力ラインの容積は従来の構成と同じであり、ガス回路の静チャージ圧は高い値にあり、全冷凍出力はガスコンプレッサにより冷凍装置４から供給される。好適には出口弁２４は開いており、緩衝ボリューム２０は入力圧ＩＰ１のガスを含んでいることになる。緩衝ボリューム内の圧力が安定すると出口弁２４は閉じることが出来る。
【００２２】
本発明の一つの観点によれば、電力消費を減らすために冷凍性能の低下が許される時には出口弁２４は閉じられ入口弁２２は高圧出力ライン１４と緩衝ボリューム２０の間が開かれる。この例では２０バール（２０×１０5Ｐａ）である高出力圧ＯＰ１のガスが緩衝ボリュームに流れる。これにより緩衝ボリューム内のガス量を増加しそして対応して高圧量と低圧量を含んでいるガス回路内のガス量、従って圧力を低下させる。本発明の一実施例では緩衝ボリューム２０の寸法は、出力圧ＯＰ２が緩衝ボリューム２０への入口弁２２の開放により１８バール（１８×１０5Ｐａ）に低下する。この低い出力圧がコンプレッサによる電力消費を減少させ、電力消費の節約に寄与しそしてコンプレッサカプセル１０の構成要素にかかる機械的負荷を減らすことになる。
【００２３】
このとき緩衝ボリューム２０内の出力圧においてガス容積を得るために入口弁２２は閉じることが出来る。或いは、少なくとも緩衝ボリューム２０内のガス容積を減らすために出口弁を開くことが要求されるまで入口弁を開いたままにすることが出来る。
【００２４】
この状態においてコンプレッサとそれに関連する冷凍システムとはそのまま作動させておくことが出来るが、関連するＭＲＩシステムは待機状態にありそして高いパワーでの圧縮と冷凍は要求されない。
【００２５】
その後、高パワー圧縮及び冷凍が再び要求されることになる。その時点で緩衝ボリューム２０内のガス量がその以前の値まで減少し以前の入力及び出力圧ＩＰ１、ＯＰ１を回復しなければならない。本発明の一実施例によれば、これは入口弁２２が閉じ、続いて出口弁２４を開き比較的高圧のガスを緩衝ボリューム２０から比較的低圧の入力ライン１２に放出することにより達成される。この例では緩衝ボリューム内の圧力が１８バール（１８×１０5Ｐａ）から４バール（４×１０5Ｐａ）まで落ち、ガスをガス回路に放出し入力及び出力圧ＩＰ１、ＯＰ１を増加し、それにより冷凍装置４により送付された冷凍出力を増加させる。これにより、コンプレッサで消費される電力が増加する。次に出口弁２４が閉じられて緩衝ボリュームを閉じ、入力圧力のガスのチャージを維持する。或いは、緩衝ボリューム２０内のガス量を増加するために少なくとも入口弁２２の開放が要求されるまで出口弁２４を開けたままにしておくことも出来る。
【００２６】
ヘリウムガスコンプレッサの電力消費に対するガス回路の静チャージ圧を変化させることの効果を測定する実験の結果をここに示す。
【００２７】
図２は１１バール（１１×１０5Ｐａ）から１３．５バール（１３．５×１０5Ｐａ）までの範囲のガス回路における静チャージ圧でヘリウムガスコンプレッサを動作させることにより得られた実験結果を示す。２．５バールの静チャージ圧（１３．５バール（１３．５×１０5Ｐａ）から１１バール（１１×１０5Ｐａ）へ）の減少は約１ｋＶＡの電力消費の減少をもたらす。これはコンプレッサが減少した静チャージ圧で動作する間に電力消費が１５％減少したことになる。
【００２８】
緩衝ボリューム２０の容積が大きくなりコンプレッサが低パワー動作中にガス回路内の更に低い静チャージ圧で運転できるようになった場合でも増加した電力節約を達成できることになる。
【００２９】
上述のように、ガス回路の静チャージ圧の減少により冷凍装置４の冷凍出力が減少する。図３は図２の実験で用いられたヘリウムコンプレッサについてのガス回路の静チャージ圧力の同一の静チャージ圧範囲にわたる変化と、本発明によるＭＲＩ磁石を冷凍しそしてコンプレッサによりもたらされる冷凍装置の再凝縮マージンの減少を比較した実験結果を示す。
【００３０】
この再凝縮マージンは液体ヘリウム冷却により冷却された磁石により、沸騰したヘリウム蒸気を再凝縮する冷凍出力を超える、ヘリウムコンプレッサに関連した冷凍システムにより加えられる冷凍出力を表す。典型的には１００ｍＷの再凝縮マージンのみが必要である。しかしながら、従来、関連するＭＲＩシステムが画像化シーケンスを実行していて冷却された磁石が最大熱量を発生しておりそしてそのパワーで連続的に動作してその他の時点では不必要に大きな再凝縮マージンを出す時、冷凍装置が少なくとも１００ｍＷの再凝縮マージンを出すようになっている。
【００３１】
図３に示すように、ガス回路における静チャージ圧力が１３．５バール（１３．５×１０5Ｐａ）の時、ＭＲＩ磁石システムが待機中で画像化していない状態において約７２５ｍＷの再凝縮マージンを達成する。また、図３に示すように、静チャージ圧力の２．５バール（２．５×１０5Ｐａ）の減少により約１３０ｍＷの再凝縮マージンの降下が得られるが、まだ約５９０ｍＷのかなりの再凝縮マージンが出る。
【００３２】
ガス回路における２．５バール（２．５×１０5Ｐａ）のようなかなりの更なる静チャージ圧力のかなりの減少が、ＭＲＩ磁石システムが待機しており画像化しない状態にある時１００ｍＷを越える再凝縮マージンを維持しつつ電力消費の更なる低下をもたらすことが期待される。
【００３３】
コンプレッサ１はコンプレッサカプセル１０及び必要な電気的接続を有し、更に緩衝ボリューム２０と入口及び出口弁２２、２４を有する。従って、本発明は、関連するＭＲＩシステムがパワー節約モードとなっており、例えばそのシステムが待機状態にあるとき、そのような時点で減少した冷凍出力を黙認することで入力電力の節約を達成できる解決策をもたらすものである。
【００３４】
図４は本発明の実施例を示すものであって、冷凍装置４がＭＲＩシステムの超伝導磁石１１０を冷却するように配置されている。冷却される超伝導磁石１１０はクライオスタット容器１１２内に配置され、クライオスタット容器１１２は外側の真空チャンバー（ＯＶＣ）１１４内に保持されている。この磁石は部分的に液体クライオジェン１１５、例えば約４．２Ｋの液体ヘリウムに浸されている。一般に一個以上の放熱シールド１１６がクライオスタット容器１１２と外側真空チャンバー１１４の間の真空空間に設けられている。冷凍装置４は、クライオスタットの側にその目的のため設けられたターレット１１８に配置された冷凍装置のソック１１３内に装着される。或いは、冷凍装置４はクライオスタットの頂部に装着されたアクセスネック（ベント弁）１２０を保持するアクセスターレット１１９内に配置されてもよい。一般に冷凍装置４は二個以上の冷凍段を有する。ヘリウムで冷却されたシステムにおける第一段は、一般に図示のように熱放射シールド１１６に熱的にリンクされてこのシールドを５０−１００Ｋの範囲の温度に冷却する。第二は一般にクライオスタット容器１１２内の冷却ガスを４−１０Ｋの範囲の温度に、或る構成ではそれを液体クライオジェン１１５に再凝縮させることにより冷却する。冷凍装置４は出力ライン１４と入力ライン１２に接続して前述のようにガス回路の部分を形成する。コンピュータを用いたコントローラのようなコントローラ１３０は図示の磁石構成を含むＭＲＩシステムの動作を制御するように設けられる。この例ではこのコントローラは入口弁２２と出口弁２４を制御するように接続される。このコントローラはその他の動作を行うように設けられ接続され得るが、これらは本発明にとっては関係がない。このＭＲＩシステムはまた図４に概略的に示す以下の特徴を有する。傾斜及びＲＦコイル１４０は超伝導磁石の空間内に設けてある。これら傾斜コイルは画像化される目的物内に磁気共鳴を誘起する、時間的に変化する磁界を発生する。ボデイコイルとしても知られるＲＦコイルは目的物内の磁気共鳴を表す信号をピックアップする。傾斜電力供給装置１５０がこれら傾斜コイルに電力を供給する。画像処理装置１６０はＲＦコイルからの信号を受けそれらから画像を作る。傾斜電力供給装置１５０と画像処理装置１６０はコントローラ１３０により制御される。オペレータはコントローラの制御部１３２を操作してＭＲＩシステムを、画像を作らない待機状態に入るように指示し、或いは例えば画像化要求のあるときには画像を作らない待機状態から抜け出すように指示する。
【００３５】
図４の構成ではＭＲＩシステムは、本発明によればコンプレッサ１により圧縮ガスの供給を受ける極低温冷凍装置４（例えばギルフォード−マクマホン又はパルスチューブ型）により冷凍された液体クライオジェン１１５で冷却される超伝導磁石１１０を有する。液体クライオジェン１１５は主に磁石１１０で使用される超伝導材料により決まるが、ヘリウムか或いは窒素のような他の液体クライオジェンである。従来のとおり、ＭＲＩシステムの動作はコンピュータによるコントローラ１３０により制御される。入口及び出口弁２２、２４はコントローラ１３０により電気的に制御されるソレノイド弁でよい。そのような構成において、ＭＲＩシステムが画像を作らない待機状態に入ったとき入口弁２２が開き出口弁２４が閉じてガス回路の静チャージ圧力を下げる。ＭＲＩシステムが画像を作らない待機状態を脱するとき入口弁２２が閉じ、出口弁２４を開くことでガス回路の静チャージ圧力を増加させる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
特定の実施例を参照して本発明を説明したが、当業者は本発明の種々の形態及び変更が特許請求の範囲により予期されそしてそれに含まれることを認めるであろう。例えば、本発明は特に圧縮ヘリウムをＭＲＩシステムの磁石の超伝導コイルを冷却するための冷凍装置に供給するコンプレッサについて記載したが、本発明はヘリウム又は他の任意のガスコンプレッサにそしていかなる応用についても適用することが出来る。
【００３７】
本発明は特に電気的に作動されるガスコンプレッサを参照して説明されたが、蓄積された機械的エネルギー、内燃機関で駆動されるもの、タービンで駆動されるもの、或いは他のエネルギー源で駆動される物のような非電気的に駆動されるコンプレッサが使用されうることも当業者には明らかである。これら別の形で附勢されるコンプレッサの場合でも駆動力消費の減少は本発明の価値ある利点である。コンプレッサの機械的疲労の減少はそのコンプレッサの駆動様式には無関係に歓迎されるべき利点である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は本発明の一実施例の構成における極低温冷凍装置に接続する可変チャージコンプレッサの一例を概略的に示す図である。
【図２】図２は本発明で使用するに適したガスコンプレッサにおけるパワー消費に関連する静チャージ圧力を示すグラフである。
【図３】図３は本発明の一実施例の構成を有する冷却されたＭＲＩ磁石システムの静チャージ圧力と再凝縮マージンとの関係を示すグラフである。
【図４】図４は、冷凍装置がＭＲＩシステムの超伝導磁石を冷却するように配置された本発明の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  コンプレッサ
４  極低温冷凍装置
１０  コンプレッサカプセル
１２  入力ライン
１４  出力ライン
２０  緩衝ボリューム
２２  入口弁
２４  出口弁
２３，２５  通路
１１０  超伝導磁石
１１２  クライオスタット容器
１１４  真空チャンバー
１１５  クライオジェン
１１６  放熱シールド
１１８  ターレット
１１９  アクセスターレット
１２０  アクセスネック
１３０  コントローラ
１３２  制御部
１４０  傾斜及びＲＦコイル
１５０  傾斜電力供給装置
１６０  画像処理装置
【図１】
2009150645.tif 000003
【図２】
2009150645.tif 000004
【図３】
2009150645.tif 000005
【図４】
2009150645.tif 000006