CN101219056B

CN101219056B - 计算机断层扫描成像设备的油冷散热方法及装置

Info

Publication number: CN101219056B
Application number: CN2007100626049A
Authority: CN
Inventors: 陈建疆
Original assignee: Siemens Shanghai Medical Equipment Ltd
Current assignee: Siemens Shanghai Medical Equipment Ltd
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2027-01-11
Also published as: CN101219056A

Abstract

本发明提出一种医学成像系统设备的油冷散热方法及装置，用来使油路(30)内的油与机架(100)内部的球管(210)经过热交换后将热量排放到所述机架(100)外部，该方法使所述油路(30)内的油与所述球管(210)进行热交换；所述油路(30)将经过热交换的热量传递给一散热片(40)并通过所述散热片(40)将热量排放到所述机架(100)内部；使所述排放到机架(100)内部的热量与流经的冷空气进行热交换并将热量排放到所述机架(100)外部。本发明能够大幅度提高散热效率，使得油路中的油与主要发热部件经过热交换后能够及时排出，并有效降低了机架内的噪声。

Description

计算机断层扫描成像设备的油冷散热方法及装置

技术领域

本发明涉及一种计算机断层扫描成像(Computed Tomography；简称为“CT”)设备的散热方法及装置，特别是涉及一种CT设备的油冷散热方法及装置。

背景技术

CT设备是由发射X光的球管、检测器、校准器、高压发生器等许多精密电气物理设备组成的复杂的诊断系统。这些电气物理设备被安装在一个高速旋转的转盘上，并由一套外壳密封，避免和医生或者病人接触。所述的这些电气物理设备对其运行环境有很高的要求，例如球管内冷却油的温度不得超过80度，检测器的外表温度不得超过40度等。然而，有些元件在运行中却要产生几十千瓦的热量，例如球管，高压发生器等，如果热量不能及时散发出去，会严重影响电气元件的性能，造成图象伪影或停机，影响病人的诊断，甚至延误病人的抢救。

另一方面，为了追求高精度的图象质量和更快的成像速度，大容量球管和高转速已成为CT技术的发展趋势；然而，CT设备的整机外形的设计却越来越小型化，曲面化。上述的情况导致了现有的CT设备运行时内部的温度越来越高、噪音越来越大。

目前业界普遍采用的CT设备的降温散热方式包括风冷散热系统、水冷散热系统和油冷散热系统。其中，油冷散热系统因其性能可靠，散热效率好等优点成为CT设备的一种主要散热方式。在现有的CT设备的油冷散热系统中，冷却油从一进油口进入到球管中，对发热的球管进行冷却，冷却油的温度随之上升。温度升高的冷却油沿一出油口从球管排出并顺着油路进入到一个储油盒中，在该储油盒附近使用一个功率较大的风扇对该储油盒中的冷却油进行冷却，被冷却的冷却油沿着油路再回到上述进油口处，继续对球管进行冷却，该冷却过程为一循环冷却过程。

目前CT设备的上述油冷散热系统存在着一些缺点。一方面，上述冷却油的冷却是通过一个功率较大的风扇对储油盒进行冷却从而降低冷却油的温度，因此在该系统中风扇是必不可少的，风扇的存在必然增加了系统的噪音，尤其当球管容量增加而使得风扇功率随之增加时，更会增大系统的噪音。另一方面，所述风扇和球管都被安装在机架内部的转盘上，CT设备工作时，转盘高速旋转，球管和风扇也随之高速旋转，因此被风扇带走的冷却油的热量(即球管的热量)会被分散到整个机架内部。这些分散到机架内部的热量仍然会对电气元件的性能造成不好影响。

发明内容

本发明的目的在于提出一种散热效果好、噪音低的CT设备的油冷散热方法及设备，使得无需风扇对油路中的冷却油进行冷却仍然能够提高散热效率。

为实现上述目的，本发明提出一种计算机断层扫描成像设备的油冷散热方法，用来使油路内的油与机架内部的球管经过热交换后将热量排放到所述机架外部，该方法包括以下步骤：

a)使所述油路内的油与所述球管进行热交换；

b)所述油路将经过热交换的热量传递给一散热片并通过所述散热片将热量排放到所述机架内部；以及

c)使所述排放到机架内部的热量与流经的冷空气进行热交换并将热量排放到所述机架外部。

进一步地，将所述机架内部分隔成第一部分和第二部分，使所述球管位于该第一部分中，所述油路和所述散热片位于该第二部分中，所述油路将经过热交换的热量传递给所述散热片并通过所述散热片将热量排放到所述第二部分。冷空气从一位于机架上的进气口进入所述第二部分中，与所述排放到第二部分的热量进行热交换后通过一位于机架上的排气口将热量排放到所述机架外部。

相应地，本发明提出一种计算机断层扫描成像设备的油冷散热装置，包括一个机架，该机架上开设有与外界连通的进气口和排气口，该机架的内部安装有转盘，该转盘上固定有球管，该球管被油冷却，一油路沿所述转盘的外周缘布置并参与所述球管冷却油的循环，其特征在于，所述的油路上设置复数个散热片。

进一步地，在所述转盘上设置一隔板，所述隔板与所述转盘围成一第二部分，将所述油路和所述散热片包含在该第二部分中，所述机架内的其余部分为第一部分，所述球管位于该第一部分中。

作为优选的方式，所述散热片方向与所述油路方向一致。

作为优选的方式，所述隔板沿所述转盘外围呈环形延伸，其截面为一U型。在所述转盘的至少一部分上布置所述油路和所述散热片，所述油路和所述散热片的排列方向均为平行于所述隔板的延伸方向。或者，在所述转盘的至少一部分上布置所述油路和所述散热片，所述油路和所述散热片的排列方向均为垂直于所述隔板的延伸方向。所述油路和所述散热片设置在所述球管附近。

另外，所述进气口设置在所述机架的底部，所述排气口设置在所述机架的顶部。所述进气口中设置至少一风扇单元。为了更好地消除噪声，所述隔板内层设置消音棉。

在本发明中，通过在原有的机架内部的油路上设置一散热片，将球管的热量通过油路传到位于转盘外围的散热片上，通过转盘的高速旋转带动油路和散热片的高速旋转，将热量带出机架外部。由于散热片的散热面积大，大大提高了散热效率。并且本发明进一步设置了一个隔板，隔板和转盘围成了一个空腔，油路和散热片都设置在此空腔内，即在隔板和转盘之间形成了一个密封的风道，使得热空气和冷空气混合的概率大大降低，可以使得冷却效率达到最高。

其次，由于本发明中利用转盘的高速旋转带动油路和散热片的高速旋转，对油路中的冷却油进行冷却，取代了现有技术中油路附近功率较大的风扇，因此降低了该风扇高速旋转产生的噪音。同时，由于在所述隔板内侧设置了吸音棉，进一步有效降低了散热过程中产生的噪音。

再次，本发明利用转盘的高速旋转，使位于转盘上的散热片和由进气口进入到上述空腔的空气之间存在高速的对流。由于隔板和转盘所形成的风道内形状简单，风阻较小，因此在进风口处可以使用功率较小的风扇，这有效地降低了散热过程中产生的噪音。

最后，通过隔板和转盘形成的空腔(风道)使得机架内的其他电气部件与散热片分隔开，因此除风道部分外，机架内的其他电气部件内部空气对流小，外部灰尘不易进入，对电气部件稳定工作有益。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述，其中：

图1是CT设备的结构示意图；

图2是本发明CT设备的油冷散热装置的侧面示意图；

图3是本发明CT设备的油冷散热装置的正面示意图；以及

图4是本发明CT设备的油冷散热方法的流程图。

具体实施方式

本发明的油冷散热方法及装置是以应用在CT设备上为例进行说明，但是其应用并不以此为限，其他有需要进行散热的医学成像设备，如核磁共振设备等，同样可以应用本发明的全部或部分设计要点，来实现散热和降噪的目的。

请参阅图1，一典型的CT设备包括机架100，以及在该机架100内旋转进行扫描检查的转盘200，其中，该机架100中设置机架孔110，该转盘200环绕该机架孔110旋转。病人躺在设置在该机架100前方的病床300上，并进入该机架孔110内接受扫描检查。在现有技术中，冷却油从一进油口进入到球管中，对发热的球管进行冷却，冷却油的温度随之上升。温度升高的冷却油沿一出油口从球管排出并顺着油路进入到一个储油盒中，在该储油盒附近使用一个功率较大的风扇对该储油盒中的冷却油进行冷却，被冷却的冷却油沿着油路再回到上述进油口处，继续对球管进行冷却。

在现有技术中，上述功率较大的风扇对于冷却油的冷却是必不可少的，但风扇的存在一方面增加了CT设备的噪音，另一方面，由于所述风扇和球管210都被安装在机架内部的转盘上，CT设备工作时，转盘高速旋转，球管和风扇也随之高速旋转，因此被风扇带走的冷却油的热量(即球管的热量)会被分散到整个机架内部，这些分散到机架内部的热量仍然会对电气元件的性能造成不好影响。

图2是本发明CT设备的油冷散热装置的侧面示意图。图2所示的装置包括一个机架100，该机架上开设有一个进气口120和一个排气口130。机架内部安装有一个转盘200，该转盘上固定有球管210，该球管210被冷却油冷却。在球管210附近沿转盘200的外周缘布置一油路30。冷却油在该油路30中循环流动，油路30上具有一个进油口301和一个出油口302。

请进一步参阅图2，为了将经过热交换后的油路30内的热量更快地排放，在本发明CT设备的油冷散热装置中，在油路30上设置复数个散热片40，该散热片40的方向与油路30的方向一致，形状为鳍形。散热片40通常用易于散热的金属材料制成，例如铝或者铜。所述油路30和所述散热片40通常设置在球管210附近的转盘200上。冷却油从进油口301进入到球管中，对发热的球管210进行冷却，冷却油冷却油的温度随之上升。温度升高的冷却油沿出油口302从球管210排出，继续沿着布置在转盘200外周缘的油路30流动，由于在该部分油路30上设置了散热片40，提高了对油路30中的冷却油冷却的速度。被冷却的冷却油沿着油路30再回到上述进油口301处，继续对球管210进行冷却。

本发明CT设备的油冷散热装置中，为了进一步增强散热效率，在机架100内部的转盘200上设置一隔板50，该隔板50将机架100的内部分隔成相互独立的第一部分A和第二部分B。其中，隔板50与转盘200所围城的为第二部分B，所述油路30和所述散热片40位于该第二部分B中。机架100内除了第二部分B之外的其余部分为第一部分A，球管210、高压发生器310、检测器410位于该第一部分A中。

所述隔板50沿所述转盘200外围呈环形延伸，其截面为一U型环形设置。也就是说，该U型隔板50的三个边与转盘200一起形成了一个密闭的风道。油路30和散热片40都位于该密闭的风道中。根据散热情况的不同，油路30和散热片40既可以布满风道内部的转盘200表面，也可以只布置在风道内部的一部分转盘200表面。油路30和散热片40的排列方向通常为平行于隔板50的延伸方向，但也可以是其他方向，例如油路30和散热片40的排列方向均为垂直于隔板50的延伸方向。

事实上，所述隔板50也可以只有两个边，而U型底部的边由机架100代替。这样，隔板50、机架100、转盘200一起形成了一个密闭的风道。

上述隔板50与转盘200围成的第二部分B与设置在该机架100的外壳的进气口120、排气口130相通。进气口120通常设置在所述机架100的底部，而排气口130设置在所述机架100的顶部。冷空气从该进气口120进入该第二部分B并与所述油路30和散热片40进行热交换(即进行冷却)，再通过排气口130将交换的热量(热空气)排放到机架100外部。为增加空气排放的效率，该进气口120内设置至少一个、优选为复数个风扇单元140，以加速空气的循环流通。

此外，在所述隔板50内侧设置了吸音棉，以便进一步降低散热过程中产生的噪音。

请进一步参阅图3，CT设备在扫描检查过程中，转盘200沿垂直于纸面、绕R方向连续高速旋转。由进气口120进入的空气方向如图3中的箭头所示。当转盘200高速旋转时，在第二部分B的风道内，位于转盘200上的油路30和散热片40与由进气口120进入的空气之间存在高速的对流。通过这种高速的对流使得油路30与散热片40中的冷却油得到冷却。也就是说，本发明利用转盘200本身的高速旋转对冷却油进行冷却，从而不再需要在球管附近的风扇。

由于第二部分B是由隔板50和转盘200所形成，为一密封风道。相比现有技术中的通常设计，该密封风道内形状简单，热空气不会回流，使得热空气和冷空气混合的概率大大降低，因此可以使得热交换效率达到最高。

另外，由于通过隔板50和转盘200围成的风道将机架100内的其他电气部件和风道分隔开，除风道部分外，机架100内的其他电气部件内部空气对流小，外部灰尘不易进入，对电气部件稳定工作有益。又因为空气只在风道循环，因此机架内部不需要严格的防尘措施。

图4是本发明CT设备的油冷散热方法的流程图。在本发明CT设备的油冷散热方法的步骤S100中，首先使油路30内的油与球管210进行热交换。

接着，在本发明CT设备的油冷散热方法的步骤S101中，所述油路30将经过热交换的热量传递给散热片40并通过散热片40将热量排放到机架100内部。

进一步地，将所述机架内部分隔成第一部分A和第二部分B，使所述球管210位于该第一部分A中，所述油路30和所述散热片40位于该第二部分B中，所述油路30将经过热交换的热量传递给所述散热片40并通过所述散热片40将热量排放到所述第二部分B。

最后，在本发明CT设备的油冷散热方法的步骤S102中，使排放到机架100内部的热量与流经的冷空气进行热交换并将热量排放到所述机架100外部。

冷空气从位于机架100上的进气口120进入所述第二部分B中，与所述排放到第二部分B的热量进行热交换后通过位于机架100上的排气口130将热量排放到所述机架100外部。

Claims

1.一种计算机断层扫描成像设备的油冷散热方法，用来使油路(30)内的油与机架(100)内部的球管(210)经过热交换后将热量排放到所述机架(100)外部，其特征在于该方法包括以下步骤：

a)使所述油路(30)内的油与所述球管(210)进行热交换；

b)所述油路(30)将经过热交换的热量传递给一散热片(40)并通过所述散热片(40)将热量排放到所述机架(100)内部；以及

c)使所述排放到机架(100)内部的热量与流经的冷空气进行热交换并将热量排放到所述机架(100)外部；

该方法还包括：在所述机架内部的转盘(200)上设置一隔板(50)，所述隔板(50)与所述转盘(200)围成一第二部分(B)，所述机架(100)内的其余部分为第一部分(A)，使所述球管(210)位于该第一部分(A)中，所述油路(30)和所述散热片(40)位于该第二部分(B)中，所述油路(30)将经过热交换的热量传递给所述散热片(40)并通过所述散热片(40)将热量排放到所述第二部分(B)。

2.根据权利要求1所述的计算机断层扫描成像设备的油冷散热方法，其特征在于：冷空气从一位于机架(100)上的进气口(120)进入所述第二部分(B)中，与所述排放到第二部分(B)的热量进行热交换后通过一位于机架(100)上的排气口(130)将热量排放到所述机架(100)外部。

3.一种计算机断层扫描成像设备的油冷散热装置，包括一个机架(100)，该机架(100)上开设有与外界连通的进气口(120)和排气口(130)，该机架的内部安装有转盘(200)，该转盘上固定有球管(210)，该球管(210)被油冷却，一油路(30)沿所述转盘(200)的外周缘布置并参与所述球管(210)冷却油的循环，其特征在于，所述的油路(30)上设置复数个散热片(40)；

其中，在所述转盘(200)上设置一隔板(50)，所述隔板(50)与所述转盘(200)围成一第二部分(B)，将所述油路(30)和所述散热片(40)包含在该第二部分(B)中，所述机架(100)内的其余部分为第一部分(A)，所述球管(210)位于该第一部分(A)中。

4.根据权利要求3所述的计算机断层扫描成像设备的油冷散热装置，其特征在于：所述散热片(40)方向与所述油路(30)方向一致。

5.根据权利要求3所述的计算机断层扫描成像设备的油冷散热装置，其特征在于：所述隔板(50)沿所述转盘(200)外围呈环形延伸，其截面为一U型。

6.根据权利要求5所述的计算机断层扫描成像设备的油冷散热装置，其特征在于：在所述转盘(200)的至少一部分上布置所述油路(30)和所述散热片(40)，所述油路(30)和所述散热片(40)的排列方向均为平行于所述隔板(50)的延伸方向。

7.根据权利要求5所述的计算机断层扫描成像设备的油冷散热装置，其特征在于：在所述转盘(200)的至少一部分上布置所述油路(30)和所述散热片(40)，所述油路(30)和所述散热片(40)的排列方向均为垂直于所述隔板(50)的延伸方向。

8.根据权利要求6或7所述的计算机断层扫描成像设备的油冷散热装置，其特征在于：所述油路(30)和所述散热片(40)设置在所述球管(210)附近。

9.根据权利要求5所述的计算机断层扫描成像设备的油冷散热装置，其特征在于：所述进气口(120)设置在所述机架(100)的底部，所述排气口(130)设置在所述机架(100)的顶部。

10.根据权利要求9所述的计算机断层扫描成像设备的油冷散热装置，其特征在于：所述进气口(120)与排气口(130)与所述第二部分(B)相通。

11.根据权利要求9所述的计算机断层扫描成像设备的油冷散热装置，其特征在于：所述进气口(120)中设置至少一风扇单元(140)。

12.根据权利要求3所述的计算机断层扫描成像设备的油冷散热装置，其特征在于：所述隔板(50)内层设置消音棉。