DE102014005749A1

DE102014005749A1 - Röntgenröhrenanordnung und Röntgen-Computertomographie-Scanner

Info

Publication number: DE102014005749A1
Application number: DE201410005749
Authority: DE
Inventors: c/o Toshiba Electron Tubes Watanabe Miki; c/o Toshiba Electron Tubes Ishihara Tomonari; c/o Toshiba Electron Tubes Anno Hidero; c/o Toshiba Electron Tubes Ide Hideki
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2015-04-16
Also published as: JP2014212014A; US20140314197A1; US9251994B2; CN104113976A; JP6104689B2

Abstract

Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Röntgenröhrenanordnung ein Gehäuse, eine Röntgenröhre, ein Kühlmittel, auf das mindestens ein Teil der durch die Röntgenröhre erzeugten Wärme übertragen wird, einen Zirkulationskanal, durch den das Kühlmittel zirkuliert wird, eine Zirkulationspumpe, einen Radiator (24), ein Luftfilter (F) und eine Gebläseeinheit (25). Das Luftfilter (F) ist aus einem dreidimensionalen Vliesgewebe geformt, das aus unregelmäßig verschlungenen Harzfasern gebildet ist und eine dreidimensionale Struktur mit einer Raumvolumenrate von nicht weniger als 93% bietet. Das Luftfilter (F) ermöglicht ein Hindurchgehen von Luft, um Staub aus der Luft zu entfernen.

Description

GEBIET
Ausführungsformen betreffen generell eine Röntgenröhrenanordnung und einen Röntgen-Computertomographie-Scanner.
HINTERGRUND
Das Gerüst oder Gestell (gantry) eines Röntgen-Computertomographie-Scanners (im Folgenden als Röntgen-CT-Scanner bezeichnet) umfasst einen stationären Rahmen, einen durch den stationären Rahmen drehbar gelagerten rotierenden Rahmen und ein Gehäuse, das den stationären Rahmen und den rotierenden Rahmen enthält. Das Gerüst oder Gestell (gantry) umfasst auch eine an dem rotierenden Rahmen angebrachte Röntgenröhrenanordnung, einen Röntgendetektor, eine Kühleinheit (einen Kühler) und dergleichen.
Insbesondere weist der rotierende Rahmen ein ringförmiges Rahmenelement auf und die Röntgenröhrenanordnung, der Röntgendetektor und die Kühleinheit sind an der Innenwand des ringförmigen Rahmenelements befestigt. Diese Komponenten sind schwer und sie üben daher einen erheblichen Druck auf die Installationsoberfläche aus, obwohl sie relativ kompakt sind. Daher sind die Komponenten durch eine besonders starke Verankerungskraft an der Installationsoberfläche gesichert.
Die starke Verankerung der Röntgenröhrenanordnung und der Kühleinheit kann, auch wenn der rotierende Rahmen mit hoher Geschwindigkeit rotiert wird, wodurch eine deutliche Zentrifugalkraft auf die Röntgenröhrenanordnung und die Kühleinheit ausgeübt wird, aufrechterhalten werden.
Die Röntgenröhrenanordnung und die Kühleinheit sind über einen Zirkulationskanal zum Zirkulieren eines Kühlmittels, das zum Übertragen der durch eine Röntgenröhre erzeugten Wärme verwendet wird, miteinander verbunden. Die exotherme Quelle des Röntgen-CT-Scanners ist die Röntgenröhre. Die durch die Röntgenröhre erzeugte Wärme wird auf das Kühlmittel übertragen und das auf diese Weise erhitzte Kühlmittel wird in die Kühleinheit geführt. Die Kühleinheit umfasst einen Radiator und eine Gebläseeinheit. Das durch die Kühleinheit gekühlte Kühlmittel wird zur Röntgenröhre zurückgeführt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Darstellung, die das Aussehen des Gerüsts oder Gestells („gantry”) eines Röntgen-CT-Scanners gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt,
2 ist eine Schnittdarstellung längs der Linie II-II in 1, die den Röntgen-CT-Scanner illustriert,
3 ist eine Vorderansicht, die den rotierenden Rahmen von 2 und eine Röntgenröhrenanordnung, eine Kühleinheit und einen Röntgendetektor, die an dem rotierenden Rahmen angebracht sind, zeigt,
4 ist eine schematische Darstellung, die die Röntgenröhrenanordnung und die Kühleinheit zeigt,
5 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil der Kühleinheit zeigt,
6 ist eine Schnittdarstellung, die eine Röntgenröhrenanordnung nach Beispiel 1 und in den Röntgen-CT-Scanner der ersten Ausführungsform eingebaut zeigt,
7 ist eine Schnittdarstellung, die eine Röntgenröhrenanordnung nach Beispiel 2 und in den Röntgen-CT-Scanner der ersten Ausführungsform eingebaut zeigt,
8 ist eine weitere Schnittdarstellung der in 7 gezeigten Röntgenröhrenanordnung,
9 ist eine teilweise vergrößerte Schnittdarstellung der in 7 und 8 gezeigten Röntgenröhrenanordnungen,
10 ist ein Diagramm, das Veränderungen der Durchsatzraten der Luft, die durch die Radiatoren des Röntgen-CT-Scanners der ersten Ausführungsform und der von Vergleichsbeispiel 1 hindurchgeht, über abgelaufenen Tagen zeigt,
11 ist ein Diagramm, das Veränderungen der Durchsatzraten der Luft, die durch die Radiatoren des Röntgen-CT-Scanners der ersten Ausführungsform und der von Vergleichsbeispiel 1 hindurchgeht, über Nutzungsstunden zeigt,
12 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil einer Kühleinheit zeigt, die in einen Röntgen-CT-Scanner gemäß einer zweiten Ausführungsform eingebaut ist,
13 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil einer Kühleinheit zeigt, die in einen Röntgen-CT-Scanner gemäß einer dritten Ausführungsform eingebaut ist,
14 ist ein Diagramm, das Veränderungen der Durchsatzraten der Luft, die durch die Radiatoren des Röntgen-CT-Scanners der dritten Ausführungsform und der der Vergleichsbeispiele 2 und 3 hindurchgeht, über abgelaufenen Tagen zeigt,
15 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil einer Kühleinheit zeigt, die in einen Röntgen-CT-Scanner gemäß einer vierten Ausführungsform eingebaut ist,
16 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil einer Kühleinheit zeigt, die in einen Röntgen-CT-Scanner gemäß einer fünften Ausführungsform eingebaut ist, die ein Beispiel für die Installation eines Luftfilters zeigt,
17 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil einer Kühleinheit zeigt, die in einen Röntgen-CT-Scanner gemäß einer Modifikation der fünften Ausführungsform eingebaut ist, die ein Beispiel für die Installation eines Luftfilters zeigt,
18 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil einer Kühleinheit zeigt, die in einen Röntgen-CT-Scanner gemäß einer weiteren Modifikation der fünften Ausführungsform eingebaut ist, die ein Beispiel für die Installation eines Luftfilters zeigt,
19 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil einer Kühleinheit zeigt, die in einen Röntgen-CT-Scanner gemäß einer noch weiteren Modifikation der fünften Ausführungsform eingebaut ist, die ein Beispiel für die Installation eines Luftfilters zeigt,
20 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung, die einen Teil der Kühleinheit von 19 zeigt, die ein Rahmenelement und Vorsprünge zeigt,
21 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil einer Kühleinheit zeigt, die in einen Röntgen-CT-Scanner gemäß einer weiteren Modifikation der fünften Ausführungsform eingebaut ist, die ein Beispiel für die Installation eines Luftfilters zeigt,
22 ist eine Draufsicht auf das Luftfilter und das Rahmenelement, die in 21 gezeigt sind,
23 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil einer Kühleinheit zeigt, die in einen Röntgen-CT-Scanner gemäß einer sechsten Ausführungsform eingebaut ist,
24 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil einer Kühleinheit zeigt, die in den Röntgen-CT-Scanner von Vergleichsbeispiel 1 eingebaut ist,
25 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil einer Kühleinheit zeigt, die in den Röntgen-CT-Scanner von Vergleichsbeispiel 2 eingebaut ist, und
26 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil einer Kühleinheit zeigt, die in den Röntgen-CT-Scanner von Vergleichsbeispiel 3 eingebaut ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird nun ein Röntgen-Computertomographie-Scanner gemäß einer ersten Ausführungsform detailliert beschrieben. Der Röntgen-Computertomographie-Scanner wird im Folgenden als Röntgen-CT-Scanner bezeichnet.
1 ist eine perspektivische Darstellung, die das Aussehen des Gerüsts oder Gestells („gantry”) eines Röntgen-CT-Scanners gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 2 ist eine Schnittdarstellung, längs der Linie II-II in 1, die den Röntgen-CT-Scanner illustriert. 3 ist eine Vorderansicht des in 2 gezeigten rotierenden Rahmens und einer Röntgenröhrenanordnung, einer Kühleinheit und eines Röntgendetektors, die an dem rotierenden Rahmen angebracht sind.
Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst ein Röntgen-CT-Scanner 1 ein Gehäuse 2, eine Basis 4, einen stationären Rahmen 5, einen rotierenden Rahmen 6, ein Lagerelement 8, eine Röntgenröhrenanordnung 10, eine Kühleinheit 20 und einen Röntgendetektor 40.
Das Gehäuse 2 enthält eine Anzahl von Komponenten, die im Vorhergehenden angegeben sind. Das Gehäuse 2 ergibt das äußere Aussehen des Röntgen-CT-Scanners 1. Das Gehäuse 2 umfasst Auslassanschlüsse 2a, Ansauganschlüsse 2b und eine Einführungsöffnung 2c.
Die Auslassanschlüsse 2a sind im oberen Abschnitt des Gehäuses 2 ausgebildet und mit Netzabdeckungen 3 hoher Ventilationseigenschaft abgedeckt. Der Röntgen-CT-Scanner 1 umfasst ferner eine (nicht gezeigte) Gebläseeinheit, die in dem Gehäuse 2 enthalten ist und der Abdeckung 3 gegenüberliegt. Infolgedessen kann die Luft in dem Gehäuse 2 über die Auslassanschlüsse 2a zur Außenseite des Gehäuses 2 entlüftet werden.
Die Ansauganschlüsse 2b sind in dem unteren Abschnitt des Gehäuses 2 ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform sind die Ansauganschlüsse 2b zwischen dem Gehäuse 2 und der Basis 4 ausgebildet. Durch die Ansauganschlüsse 2b kann frische Außenluft in das Gehäuse 2 eingeführt werden.
Da die Luft in dem Gehäuse 2 durch die Außenluft wie im Vorhergehenden beschrieben ausgetauscht werden kann, kann eine Temperaturzunahme der Innenluft verhindert werden.
Die Einführungsöffnung 2c wird zum Einführen eines Testsubjekts in den Scanner verwendet. Der Röntgen-CT-Scanner 1 umfasst auch ein (nicht gezeigtes) Bett für das Testsubjekt.
Der stationäre Rahmen 5 ist an der Basis 4 befestigt. Das als Lagermechanismus fungierende Lager (Wälz- oder Kugel/Rollenlager)-Element 8 ist zwischen dem stationären Rahmen 5 und dem rotierenden Rahmen 6 angebracht.
Der rotierende Rahmen 6 ist über das Lagerelement 8 durch den stationären Rahmen 5 drehbar gelagert. Der rotierende Rahmen 6 wird als Gerüst oder Gestell („gantry”) bezeichnet und er ist um dessen Rotationsachse (Gestellzentrum) a1 drehbar. Um den rotierenden Rahmen 6 mit hoher Geschwindigkeit zu drehen, verwendet der Röntgen-CT-Scanner beispielsweise einen Direktantriebsmotor.
Der rotierende Rahmen 6 weist ein ringförmiges Rahmenelement 7 auf, das an dem äußersten peripheren Abschnitt des Rahmens positioniert ist. Das Rahmenelement 7 weist mindestens eine Öffnung 7a auf. Die Anzahl der Öffnungen 7a und die Größe jeder Öffnung 7a können derart eingestellt werden, dass sie denen der später beschriebenen Gebläseeinheiten 25 entsprechen.
Die Röntgenröhrenanordnung 10, die Kühleinheit 20 und der Röntgendetektor 40 sind an dem rotierenden Rahmen 6 befestigt. Die Röntgenröhrenanordnung 10 und die Kühleinheit 20 sind an der Innenwand des Rahmenelements 7 sicher befestigt. Eine (nicht gezeigte) Hochspannung erzeugende Quelle kann ebenfalls an der Innenwand des Rahmenelements 7 sicher befestigt werden.
Die Röntgenröhrenanordnung 10 und die Kühleinheit 20 haben eine große Masse, obwohl sie eine relativ kompakte Größe haben. Daher werden deren Installationsoberflächen unter hohen Druck gesetzt, wodurch diese Komponenten stark an dem Rahmenelement 7 befestigt sind. Infolgedessen wird, auch wenn der rotierende Rahmen 6 mit hoher Geschwindigkeit rotiert und daher eine große Zentrifugalkraft auf die Röntgenröhrenanordnung 10 und die Kühleinheit 20 ausgeübt wird, deren starke Befestigung an dem Rahmenelement 7 beibehalten.
Die Röntgenröhrenanordnung 10 fungiert als Röntgenstrahlengenerator und sie erzeugt Röntgenstrahlung. Der Röntgendetektor 40 liegt der Röntgenröhrenanordnung (Röntgenröhre) 10 gegenüber, wobei die Rotationsachse a1 zwischen diesen liegt. Der Röntgendetektor 40 weist mehrere Röntgendetektionselemente auf, die beispielsweise in einem Bogen angeordnet sind. Der Röntgen-CT-Scanner 1 kann mehrere Röntgendetektoren 40 verwenden. Der Röntgendetektor bzw. die Röntgendetektoren 40 detektieren Röntgenstrahlung, die von der Röntgenröhrenanordnung 10 emittiert wurde und durch das Testsubjekt hindurchgeht, und sie wandeln die detektierte Röntgenstrahlung in ein elektrisches Signal um.
Der Röntgen-CT-Scanner 1 kann auch eine (nicht gezeigte) Datensammelvorrichtung umfassen, die an dem rotierenden Rahmen 6 befestigt ist und derart konfiguriert ist, dass sie das von dem Röntgendetektor 40 gelieferte elektrische Signal verstärkt und eine Analog/Digital-Wandlung des Signals ausführt. Ferner kann eine (nicht gezeigte) Vorrichtung, die konfiguriert ist, um Energie, ein Steuersignal und dergleichen an die Röntgenröhrenanordnung 10, die Kühleinheit 20 und dergleichen anzulegen, in den stationären Rahmen 5 eingebaut sein. Die Energie und das Steuersignal können der Röntgenröhrenanordnung 10, der Kühleinheit 20 und dergleichen, die an dem rotierenden Rahmen 6 befestigt sind, über einen Schleifring zugeführt werden.
Wenn der Röntgen-CT-Scanner 1 im Betriebszustand ist, rotiert der rotierende Rahmen 6 um die Rotationsachse a1. Hierbei rotieren die Röntgenröhrenanordnung 10, die Kühleinheit 20, der Röntgendetektor 40 und dergleichen zusammen mit dem rotierenden Rahmen 6 um das Testsubjekt, wobei von der Röntgenröhrenanordnung 10 Röntgenstrahlung emittiert wird.
Die Röntgenstrahlung geht durch das Testsubjekt hindurch und sie erreicht den Röntgendetektor 40, wo die Intensität der Röntgenstrahlung detektiert wird. Beispielsweise wird das Detektionssignal von dem Röntgendetektor 40 in der im Vorhergehenden angegebenen Datensammelvorrichtung verstärkt und analog/digital in ein digitales Signal umgewandelt und über einen Schleifring an einen (nicht gezeigten) Computer gesandt.
Der Computer berechnet auf der Basis des digitalen Detektionssignals einen Röntgenabsorptionsfaktor in einem interessierenden Bereich des Testsubjekts und erzeugt auf der Basis des Berechnungsergebnisses Bilddaten zum Erzeugen eines Tomogramms des Testsubjekts. Die Bilddaten werden an beispielsweise eine (nicht gezeigte) Anzeigevorrichtung gesandt, wo ein den Bilddaten entsprechendes Tomogramm auf dem Bildschirm angezeigt wird.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, werden in dem Röntgen-CT-Scanner 1 die Röntgenröhrenanordnung 10 und der Röntgendetektor 40 rotiert, wobei das Testsubjekt dazwischen gehalten wird, wodurch sogenannte Projektionsdaten erhalten werden, die den Röntgenstrahlen unterschiedlicher Intensitäten entsprechen, die von einem Bereich eines bestimmten Winkels, beispielsweise 360°, zurückgesendet werden, die in einem gescannten Querschnitt des Testsubjekts enthalten sind. Auf der Basis dieser Projektionsdaten wird ein Tomogramm durch ein vorgegebenes Datenrekonstruktionsprogramm erzeugt.
4 ist eine schematische Darstellung, die die Röntgenröhrenanordnung 10 und die Kühleinheit 20 zeigt. In dieser Figur ist die Positionsbeziehung zwischen der Öffnung 7a und einem später beschriebenen Wärmetauscher 23 herausgestellt.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, umfasst die Röntgenröhrenanordnung 10 ein Gehäuse 12 und eine darin enthaltene Röntgenröhre 13. Das Gehäuse 12 (Röntgenröhrenanordnung 10) ist direkt oder indirekt in unabhängiger Weise sicher an dem rotierenden Rahmen 6 befestigt. Bei dieser Ausführungsform ist das Gehäuse 12 direkt an der Innenwand des Rahmenelements 7 sicher befestigt.
Die Röntgenröhre 13 umfasst eine Kathode, die zum Emittieren von Elektronenstrahlen konfiguriert ist, ein Anodentarget, das zum Emittieren von Röntgenstrahlung, wenn sie Elektronenstrahlen empfängt, konfiguriert ist, und eine Vakuumhülle, die die Kathode und das Anodentarget enthält. Der Röntgen-CT-Scanner 1 umfasst ein Kühlmittel 9, auf das mindestens ein Teil der durch die Röntgenröhre 13 erzeugten Wärme übertragen wird.
Die Röntgenröhrenanordnung 10 umfasst eine Leitung 11a und eine Leitung 11b. Die Leitung 11a weist ein Ende, das luftdicht an einem in dem Gehäuse 12 eingebauten Kühlmitteleinlass 12i angebracht ist, und ein anderes Ende, das luftdicht an einem Flansch 72 angebracht ist, auf. Die Leitung 11b weist ein Ende, das luftdicht an einem in dem Gehäuse 12 eingebauten Kühlmittelauslass 120 angebracht ist, und ein anderes Ende, das luftdicht an einem Flansch 82 angebracht ist, auf. Die Leitungen 11a und 11b bilden einen Teil eines Zirkulationskanals 30, durch den das Kühlmittel 9 zirkuliert.
Wenn die Wärmeübertragungsoberfläche die äußere Oberfläche der Röntgenröhre 13 ist, ist das Kühlmittel 9 in dem Gehäuse 12 enthalten. Das Gehäuse 12 bildet einen Teil des Zirkulationskanals 30 zusammen mit den Leitungen 11a und 11b. Wenn das Kühlmittel 9 über die Wärmeübertragungsoberfläche der Röntgenröhre 13 zirkuliert, wird die Röntgenröhre 13, insbesondere ein später beschriebenes Anodentarget, gekühlt.
Wenn die Wärmeübertragungsoberfläche innerhalb der Röntgenröhre 13 positioniert ist, sind die Leitung 11a und die Röntgenröhre 13 direkt oder indirekt (über ein Kupplungselement) miteinander verbunden oder die Leitung 11b und die Röntgenröhre 13 sind direkt oder indirekt (über ein Kupplungselement) miteinander verbunden. Das Innere des Gehäuses 12 und der Röntgenröhre 13 bilden einen Teil des Zirkulationskanals 30 zusammen mit den Leitungen 11a und 11b. Infolgedessen wird, wenn das Kühlmittel 9 über der Wärmeübertragungsoberfläche innerhalb der Röntgenröhre 13 zirkuliert, die Röntgenröhre 13, insbesondere das später beschriebene Anodentarget, gekühlt.
Ferner kann, wenn die Wärmeübertragungsoberfläche innerhalb der Röntgenröhre 13 positioniert ist und die Leitungen 11a und 11b mit der Röntgenröhre 13 verbunden sind, Kühlmittel in dem Gehäuse 12 enthalten sein oder nicht. In diesem Fall kann ein von dem Kühlmittel 9 verschiedenes Kühlmittel in dem Gehäuse 12 enthalten sein. Das Innere der Röntgenröhre 13 bildet einen Teil des Zirkulationskanals 30 zusammen mit den Leitungen 11a und 11b. Infolgedessen wird, wenn das Kühlmittel 9 über der Wärmeübertragungsoberfläche innerhalb der Röntgenröhre 13 zirkuliert, die Röntgenröhre 13, insbesondere das später beschriebene Anodentarget, gekühlt.
Die Kühleinheit 20 umfasst Leitungen 21a, 21b, 21c und 21d, eine Zirkulationspumpe 22, den im Vorhergehenden angegebenen Wärmetauscher 23 und einen Balgmechanismus 60. Die Leitung 21a weist ein Ende auf, das luftdicht an einem Stopfen 81 befestigt ist. Die Leitung 21c weist ein Ende auf, das luftdicht an einem Stopfen 71 befestigt ist. Die Leitung 21d weist ein Ende auf, das luftdicht an der Leitung 21a befestigt ist. Die Leitungen 21a, 21b, 21c und 21d bilden einen Teil des Zirkulationskanals 30.
Die Zirkulationspumpe 22 ist direkt oder indirekt an der Innenwand des Rahmenelements 7 in unabhängiger Weise sicher befestigt. Bei dieser Ausführungsform ist die Zirkulationspumpe 22 an der Innenwand des Rahmenelements 7 sicher befestigt. Die Zirkulationspumpe 22 ist über dem Zirkulationskanal 30 angebracht. Bei der Ausführungsform ist die Zirkulationspumpe 22 luftdicht zwischen die Leitungen 21a und 12b eingefügt. Die Zirkulationspumpe 22 trägt das Kühlmittel 9 zur Leitung 21b aus und sie empfängt das Kühlmittel 9 durch die Leitung 21a. Die Zirkulationspumpe 22 kann das Kühlmittel 9 durch den Zirkulationskanal 30 zirkulieren.
5 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil der Kühleinheit 20 zeigt.
Wie in den 3 bis 5 gezeigt ist, ist der Wärmetauscher 23 über dem Zirkulationskanal 30 vorgesehen, um die Wärme des Kühlmittels 9 nach außen auszutragen. Der Wärmetauscher 23 umfasst einen Radiator 24 und eine Gebläseeinheit 25.
Der Radiator 24 ist über dem Zirkulationskanal 30 vorgesehen. Der Radiator 24 umfasst mehrere (nicht gezeigte) Wärmeableitungsrohre, die zwischen den Leitungen 21b und 21c verbunden sind und durch die das Kühlmittel fließt, und mehrere (nicht gezeigte) Wärmeableitungsrippen, die an den Wärmeableitungsrohren angebracht sind. Der Radiator 24 kann die Wärme des Kühlmittels 9 nach außen abgeben.
Insbesondere weist der Radiator 24 eine Rippenrohrstruktur auf (ein Radiator des Rippenrohrtyps) und er ist im Wesentlichen wie eine Tafel geformt. Der Querschnitt der Wärmeableitungsrohre weist eine kreisförmige oder flache Form auf. Aufgrund der Wärmeableitungsrippen weist der Radiator 24 eine große Oberfläche auf, die zur Luft offenliegt.
Der Radiator 24 weist eine Vorderfläche 24f als Windseite und eine Rückfläche 24r als Leeseite in Bezug auf den Luftstrom durch den Radiator auf. Wenn beispielsweise die flachen Rippen an den Wärmeableitungsrohren derart angebracht sind, dass sie senkrecht zur Länge der Wärmeableitungsrohre sind, dient der Zwischenraum zwischen jedem Paar benachbarter Rippen als Luftpassage. Ferner dient, wenn beispielsweise die Oberseiten von Wärmeableitungsrippen als gewellte Tafeln an die Seitenflächen von flachen Wärmeableitungsrohren, die in regelmäßigen Intervallen angeordnet sind, gebondet oder geklebt sind, der Zwischenraum zwischen jeder Wärmeableitungsrippe und der Oberfläche der flachen Seite von jedem Wärmeableitungsrohr als Luftpassage.
Die Gebläseeinheit 25 ist der Vorderfläche 24f des Radiators 24 gegenüberliegend angeordnet. Die Gebläseeinheit 25 kann den Luftstrom von der Vorderfläche 24f des Radiators 24 zur Rückfläche 24r erzeugen. Die Gebläseeinheit 25 kann die durch den Radiator 24 hindurchgehende Luft durch die Öffnung 7a zur Außenseite des rotierenden Rahmens 6 (Rahmenelement 7) austragen.
Auf diese Weise kann der Wärmetauscher 23 die Wärme des Kühlmittels 9 zur Außenseite austragen. Ferner kann, da die durch den Radiator 24 hindurchgehende Luft zur Außenseite des rotierenden Rahmens 6 ausgetragen werden kann, eine Zunahme der Lufttemperatur innerhalb des rotierenden Rahmens 6 unterdrückt werden.
Ein Luftfilter F ist an der Lufteintrittsseite der Gebläseeinheit 25 vorgesehen. Das Luftfilter F wird zum Herausfiltern von Staub aus der durch dieses hindurchgehenden Luft verwendet. Auf diese Weise kann die Gebläseeinheit 25 den Luftstrom erzeugen, der durch das Luftfilter F und dann durch den Radiator 24 hindurchgeht.
Da, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, die Luft, aus der Staub entfernt wurde, durch den Radiator 24 hindurchgeht, kann eine Ablagerung von Staub in dem Radiator 24 (d. h. eine Ablagerung von Staub auf den Wärmeableitungsrohren und den Wärmeableitungsrippen) unterdrückt werden. Dies ermöglicht, dass die Luftdurchgangswege (die Zwischenräume zwischen den Wärmeableitungsrohren und den Wärmeableitungsrippen) des Radiators 24 schwer zu blockieren sind. In der Ausführungsform sind die Luftdurchgangswege des Radiators 24 Zwischenräume von etwa 1 mm bis 2 mm. Da eine Verringerung der Durchsatzrate (Menge) der durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luft unterdrückt werden kann, kann eine Verringerung der Wärmeableitungseigenschaften des Radiators 24 (d. h. der Kühleigenschaften der Kühleinheit 20) unterdrückt werden.
Die Kühleinheit 20 umfasst ferner ein Gehäuse 50, das an dem rotierenden Rahmen 6 befestigt ist. Das Gehäuse 50 ist an der Innenwand des Rahmenelements 7 sicher befestigt. Das Gehäuse 50 ist aus beispielsweise einer Metallplatte geformt und es ist derart gestaltet, dass es eine mechanische Festigkeit aufweist, die die durch die Rotation des rotierenden Rahmens 6 ausgeübte Zentrifugalkraft aushalten kann.
Der Radiator 24 und die Gebläseeinheit 25 sind in dem Gehäuse 50 enthalten und zu einer Einheit verbunden. Das Gehäuse 50 weist eine Öffnung auf, durch die der Radiator 24 und die Gebläseeinheit 25 nach außen offenliegen. Das Luftfilter F ist derart vorgesehen, dass es die Öffnung des Gehäuses 50, durch die die Gebläseeinheit 25 offenliegt, im Wesentlichen blockiert. Somit wird ein Eindringen von Staub in das Gehäuse 50 unterdrückt.
Der Radiator 24 und die Gebläseeinheit 25 sind direkt oder indirekt an dem rotierenden Rahmen 6 sicher befestigt. Bei der Ausführungsform sind der Radiator 24 und die Gebläseeinheit 25 über das Gehäuse 50 an der Innenwand des Rahmenelements 7 indirekt sicher befestigt.
Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, ist der Balgmechanismus 60 direkt oder indirekt an dem rotierenden Rahmen 6 befestigt. Bei der Ausführungsform ist der Balgmechanismus 60 unabhängig von dem Gehäuse 12, der Zirkulationspumpe 22, dem Radiator 24 und der Gebläseeinheit 25 direkt an dem Rahmenelement 7 befestigt. Der Balgmechanismus 60 ist an dem Zirkulationskanal 30 befestigt.
Der Balgmechanismus 60 umfasst ein Gehäuse 61 mit einer Öffnung 61a, die luftdicht mit der Leitung 21d kommuniziert. Der Balgmechanismus 60 umfasst ferner einen Balg 62, der als Kurve, die einen ersten, mit der Öffnung 61a kommunizierenden Raum 63 und einen zweiten Raum 64 festlegt, dient. Das Gehäuse 61 weist auch ein mit dem zweiten Raum 64 kommunizierendes Luftloch 65 auf. Um zu ermöglichen, dass Luft durch das Luftloch 65 hindurchgeht, ist der zweite Raum 64 zur Atmosphäre offen. Der Balg 62 ist flüssigkeitsdicht an dem Gehäuse 61 befestigt. Der Balg ist zurückziehbar. Bei der Ausführungsform ist der Balg aus Kautschuk oder Gummi gebildet. Der Balg kann die Volumenveränderung (Expansion und Kontraktion) des Kühlmittels 9 aufgrund einer Temperaturveränderung absorbieren. Vorzugsweise wird der Balg aus einem Material geformt, das Undurchlässigkeit gegenüber Gasen zeigt.
Der Stopfen 71 und die Muffe 72 bilden ein Kopplungsstück 70 als lösbares Kopplungselement, und der Stopfen 81 und die Muffe 82 bilden ein Kopplungsstück 80 als lösbares Kopplungselement. Die Kopplungsstücke 70 und 80 sind jeweils schaltbar zwischen einem gekoppelten Zustand (befestigten Zustand), in dem der Stopfen und die Muffe gekoppelt sind, und einem Trennungszustand, in dem der Stopfen und die Muffe getrennt sind. Im gekoppelten Zustand sind die Kopplungsstücke 70 und 80 luftdicht und flüssigkeitsdicht miteinander gekoppelt. Die Kopplungsstücke 70 und 80 weisen jeweils ein Absperrventil auf. In den Trennungszuständen der Kopplungsstücke 70 und 80 weisen die Stopfen 71 und 81 und die Muffen 72 und 82 eine Struktur auf, durch die verhindert werden kann, dass eine Flüssigkeit (Kühlmittel 9) nach außen austritt und Außenluft in das Innere eintritt. Wenn die Kopplungsstücke 70 und 80 in den Trennungszuständen eingestellt sind, ist die gesamte Vorrichtung in zwei Systeme getrennt, in denen die Röntgenröhrenanordnung 10 und die Kühleinheit 20 voneinander getrennt sind.
Wenn sich die Röntgenröhrenanordnung 10 im Trennungszustand befindet, weist sie eine Struktur auf, bei der die Volumenveränderung des Kühlmittels 9 schwierig zu absorbieren ist. Im Hinblick darauf sind die Leitungen 11a und 11b aus Gummischläuchen gebildet, um ihnen eine eine Volumenveränderung absorbierende Funktion zu verleihen. Jedoch gibt es den Fall, dass die Volumenveränderung des Kühlmittels 9 nicht ausreichend absorbiert werden kann. In diesem Fall ist es günstig, einen Balgmechanismus an der Röntgenröhrenanordnung 10 im Trennungszustand anzubringen.
Es erfolgt nun eine Beschreibung von Beispielen 1 und 2 der Röntgenröhrenanordnung 10, die in den Röntgen-CT-Scanner der ersten Ausführungsform eingebaut ist. Zunächst wird eine Röntgenröhrenanordnung 10 als Beispiel 1 beschrieben. 6 zeigt den Querschnitt der Röntgenröhrenanordnung 10 von Beispiel 1.
Wie in 6 gezeigt ist, ist die Röntgenröhrenanordnung 10 von Beispiel 1 eine Röntgenröhrenanordnung mit rotierender Anode und eine Röntgenröhre 13 ist eine Röntgenröhre mit rotierender Anode. Zusätzlich zur Röntgenröhre 13 umfasst diese Röntgenröhrenanordnung 10 eine Statorspule 102 als Spule zur Erzeugung eines Magnetfeldes. Die Röntgenröhre 13 und die Statorspule 102 sind in einem Gehäuse 12 enthalten (siehe 4).
Die Röntgenröhre 13 umfasst eine feststehende Welle 110 als feststehendes Element, ein Rohr 130, ein Anodentarget 150, eine rotierende Einheit 160, ein flüssiges Metall 170 als Schmierstoff, eine Kathode 180 und eine Vakuumhülle 190. Die Röntgenröhre 13 verwendet ein Gleitlager mit dynamischem Druck.
Die feststehende Welle 110 erstreckt sich längs einer Rotationsachse a2, wobei sie zylindrisch um die Rotationsachse a2 mit deren einem Endabschnitt blockiert ausgebildet ist. Die feststehende Welle 110 weist eine Lageroberfläche 110S als Seitenwand auf, die getrennt von dem einen Endabschnitt positioniert ist. Die feststehende Welle 110 ist aus beispielsweise einer Legierung, wie einer Fe- oder Mo(Molybdän)-Legierung, gebildet. Das Innere der feststehenden Welle 110 ist mit dem Kühlmittel 9 gefüllt. Die feststehende Welle 110 weist einen Innenkanal zur Führung des Kühlmittels 9 und einen an dem anderen Endabschnitt ausgebildeten Auslass 110b zum Austragen des Kühlmittels 9 auf.
Das Rohr 130 ist im Inneren der feststehenden Welle 110 angebracht und es bildet einen Kanal zusammen mit der feststehenden Welle. Ein Endabschnitt des Rohrs 130 erstreckt sich von der feststehenden Welle 110 durch eine in dem anderen Endabschnitt der feststehenden Welle 110 gebildete Öffnung 110a nach außen. Das Rohr 130 ist fest in die Öffnung 110a eingepasst.
Das Rohr 130 weist einen Einlass 130a zum Einführen des Kühlmittels 9 und einen Auslass 130b zum Austragen des Kühlmittels 9 in die feststehende Welle 110 auf. Der Einlass 130a ist außerhalb der feststehenden Welle 110 positioniert. Der Auslass 130b liegt dem einen Endabschnitt der feststehenden Welle 110 gegenüber, wobei ein Zwischenraum zwischen diesen festgelegt ist.
Der Einlass 130a ist mit der Leitung 11a direkt verbunden oder über ein Kopplungselement indirekt damit verbunden, und der Auslass 110b ist zum Inneren des Gehäuses 12 offen. Alternativ kann der Einlass 130a zum Inneren des Gehäuses 12 offen sein und der Auslass 110b mit der Leitung 11b direkt oder über ein Kopplungselement indirekt damit verbunden sein.
In der im Vorhergehenden beschriebenen Struktur wird das Kühlmittel 9 von außerhalb der Röntgenröhre 13 in das Innere der feststehenden Welle 110 durch den Einlass 130a hierfür eingeführt und aus dem Auslass 110b durch den Raum zwischen der feststehenden Welle 110 und dem Rohr 130 zur Außenseite der Röntgenröhre 13 ausgetragen.
Das Anodentarget 150 umfasst eine Anode 151 und eine Tagetschicht 152 als Teil der äußeren Oberfläche der Anode. Die Anode 151 ist wie eine Scheibe ausgebildet und ist koaxial mit der feststehenden Welle 110 vorgesehen. Die Anode 151 ist aus beispielsweise einer Mo-Legierung gebildet und sie weist eine um die Rotationsachse a2 ausgebildete zylindrische Vertiefung 151a auf. Der eine Endabschnitt der feststehenden Welle 110 ist in die Vertiefung 151a mit einem zwischen diesen festgelegten Zwischenraum eingepasst. Die Targetschicht 152 ist aus beispielsweise einer W (Wolfram)-Legierung gebildet und ist ringförmig geformt. Die Oberfläche der Targetschicht 152 wird als Elektronenstoßoberfläche verwendet.
Die rotierende Einheit 160 ist zylindrisch ausgebildet und sie weist einen größeren Durchmesser als die feststehende Welle 110 auf. Die rotierende Einheit 160 ist koaxial mit der feststehenden Welle 110 und dem Anodentarget 150 und sie ist kürzer als die feststehende Welle 110.
Die rotierende Einheit 160 ist aus beispielsweise Fe oder Mo gebildet. Insbesondere umfasst die rotierende Einheit 160 ein zylindrisches Element 161, ein ringförmiges Element 162, das mit dem zylindrischen Element 161 integral um den seitlichen Umfang von einem Endabschnitt des zylindrischen Elements 161 ausgebildet ist, ein Dichtelement 163, das an dem anderen Endabschnitt des zylindrischen Elements 161 vorgesehen ist, und ein weiteres zylindrisches Element 164.
Das zylindrische Element 161 umgibt den seitlichen Umfang der feststehenden Welle 110. Das zylindrische Element 161 weist eine innere Oberfläche auf, die der Lagerfläche 110S mit einem Zwischenraum zwischen diesen gegenüberliegt und als Lagerfläche 160S dient. Ein Endabschnitt der rotierenden Einheit 160, d. h. ein Endabschnitt des zylindrischen Elements 161 und des ringförmigen Elements 162, ist mit dem Anodentarget 150 gekoppelt. Die rotierende Einheit 160 ist derart vorgesehen, dass sie zusammen mit dem Anodentarget 150 um die feststehende Welle 110 drehbar ist.
Das Dichtelement 163 ist auf der – in Bezug auf die Lagerfläche 160S – zum ringförmigen Element 162 (ein Endabschnitt) entgegengesetzten Seite positioniert. Das Dichtelement 163 ist mit dem anderen Endabschnitt des zylindrischen Abschnitts 161 gekoppelt. Das Dichtelement 163 ist ringförmig ausgebildet und es umgibt den seitlichen Umfang eines unteren Abschnitts der feststehenden Welle 110 mit einem zwischen diesen festgelegten Zwischenraum. Das zylindrische Element 164 ist mit dem seitlichen Umfang des zylindrischen Elements 161 gekoppelt, ist an dem zylindrischen Element 161 befestigt und ist aus beispielsweise Cu (Kupfer) gebildet.
Ein Zwischenraum zwischen dem einen Endabschnitt der feststehenden Welle 110 und der Vertiefung 151a und ein Zwischenraum zwischen der feststehenden Welle 110 (der Lagerfläche 110S) und dem zylindrischen Element 161 (der Lagerfläche 160S) sind mit einem flüssigen Metall 170 gefüllt. Die im Vorhergehenden angegebenen Zwischenräume kommunizieren alle miteinander. Bei der ersten Ausführungsform ist das flüssige Metall 170 eine Gallium-Indium-Zinn(GaInSn)-Legierung.
Längs der zur Rotationsachse a2 senkrechten Orientierung ist der Zwischenraum zwischen dem Dichtelement 163 und der feststehenden Welle 110 auf einen Wert eingestellt, der es ermöglicht, dass die Rotation der rotierenden Einheit 160 aufrechterhalten wird und ein Austreten des flüssigen Metalls 170 unterdrückt wird. Im Lichte des Vorhergehenden wird der Zwischenraum auf einen geringen Wert von 500 μm oder weniger eingestellt. Demgemäß fungiert das Dichtelement 163 als Labyrinthdichtring.
Ferner weist das Dichtelement 163 mehrere Auffangelemente auf, die durch Ein- oder Niederdrücken der inneren Oberfläche derselben in der Form eines kreisförmigen Rahmens gebildet werden. Die Auffangelemente nehmen das flüssige Metall 170 für den Fall, dass es aus den Zwischenräumen austritt, auf.
Die Kathode 180 liegt der Targetschicht 152 des Anodentargets 150 mit einem dazwischen eingefügten Zwischenraum gegenüber. Die Kathode 180 weist einen Faden oder ein Filament 181 zur Emission von Elektronen auf.
Die Vakuumhülle 190 enthält die feststehende Welle 110, das Rohr 130, das Anodentarget 150, die rotierende Einheit 160, das flüssige Metall 170 und die Kathode 180. Die Vakuumhülle 190 weist ein Röntgentransmissionsfenster 190a und eine Öffnung 190b auf. Das Röntgentransmissionsfenster 190a liegt der Targetschicht 152 in einem rechten Winkel zur Rotationsachse a2 gegenüber. Der andere Endabschnitt der feststehenden Welle 110 erstreckt sich durch die Öffnung 190b zur Außenseite der Vakuumhülle 190. Die Öffnung 190b ist dichtschließend an die feststehende Welle 110 angesetzt.
Die Kathode 180 ist sicher an der Innenwand der Vakuumhülle 190 befestigt. Die Vakuumhülle 190 ist vollständig abgedichtet und sie wird unter Vakuumdruck gehalten.
Die Statorspule 102 liegt dem seitlichen Umfang der rotierenden Einheit 160 gegenüber, insbesondere dem seitlichen Umfang des zylindrischen Elements 164, so dass sie die Vakuumhülle 190 umgibt. Die Statorspule 102 ist ringförmig ausgebildet.
Die Betriebszustände der Röntgenröhre 13 und der Statorspule 102 werden nun beschrieben. Da die Statorspule 102 ein Magnetfeld erzeugt und dieses an die rotierende Einheit 160 (insbesondere das zylindrische Element 164) anlegt, rotiert die rotierende Einheit 160. Entsprechend dieser Rotation rotiert auch das Anodentarget 150. Ferner wird eine negative Spannung (Hochspannung) an die Kathode 180 angelegt, um das Anodentarget 150 auf das Massepotenzial einzustellen.
Infolgedessen besteht eine Potenzialdifferenz zwischen der Kathode 180 und dem Anodentarget 150. In diesem Zustand werden, wenn die Kathode 180 Elektronen erzeugt, diese Elektronen beschleunigt, so dass sie auf die Targetschicht 152 treffen. Somit emittiert die Kathode 180 einen Elektronenstrahl auf die Targetschicht 152. Wenn der Elektronenstrahl auf die Targetschicht 152 appliziert wurde, emittiert die Targetschicht 152 Röntgenstrahlung. Die Röntgenstrahlung wird über das Röntgentransmissionsfenster 190a zur Außenseite der Vakuumhülle 190 und dann zur Außenseite des Gehäuses 12 ausgetragen.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist die Röntgenröhrenanordnung 10 von Beispiel 1 aufgebaut.
Es erfolgt nun eine Beschreibung einer Röntgenröhrenanordnung 10 von Beispiel 2. 7 ist eine Schnittdarstellung, die die Röntgenröhrenanordnung 10 als Beispiel 2 zeigt. 8 ist eine weitere Schnittdarstellung, die die Röntgenröhrenanordnung 10 von 7 zeigt. 9 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung, die einen Teil der Röntgenröhrenanordnung der 7 und 8 zeigt.
Wie in den 7 bis 9 gezeigt ist, ist die Röntgenröhrenanordnung 10 eine Röntgenröhrenanordnung mit stationärer Anode, und die Röntgenröhre 13 ist eine Röntgenröhre mit stationärer Anode. Die Röntgenröhre 13 umfasst eine Vakuumhülle 231. Die Vakuumhülle 231 enthält einen Vakuumbehälter 232 und ein Isolierelement 250. In diesem Beispiel fungiert das Isolierelement 250 als Hochspannungsisolierelement. Eine Kathode 236 ist an dem Isolierelement 250 befestigt und das Isolierelement 250 bildet einen Teil der Vakuumhülle 231.
Ferner bildet ein Anodentarget 235 einen Teil der Vakuumhülle 231. Das Anodentarget 235 ist zur Außenseite der Vakuumhülle 231 etwas offen und sie ist wie eine Vase mit einer ausgebauchten Targetoberfläche 235b ausgebildet. Das Anodentarget 235, die Kathode 236, eine Fokussierelektrode 209 und eine Beschleunigungselektrode 208 sind in der Vakuumhülle 231 aufgenommen. Eine Spannungsversorgungsleitung ist mit dem Anodentarget 235 verbunden. Das Anodentarget 235 und die Beschleunigungselektrode 208 sind auf das Massepotenzial eingestellt. Der Abschnitt des Vakuumbehälters 232, der der Kathode 236 und der Fokussierelektrode 209 gegenüberliegt, ist zylindrisch ausgebildet. Eine negative Hochspannung wird an die Kathode 236 angelegt. Eine eingestellte negative Hochspannung wird an die Fokussierelektrode 209 angelegt. Das Innere der Vakuumhülle 231 wird in einem Vakuumzustand gehalten. Ein Metalloberflächenabschnitt 234 ist auf der inneren Oberfläche des Vakuumbehälters 232 einschließlich der Vakuumseitenoberfläche eines Röntgenstrahlungsfensters 231w vorgesehen und auf das Massepotenzial eingestellt.
Die Röntgenröhre 13 umfasst einen Röhrenabschnitt 241 und einen ringförmigen Abschnitt 242. Der Röhrenabschnitt 241 ist aus einem Metall geformt und er weist einen Endabschnitt auf, der in das Anodentarget 235 eingeführt ist. Der ringförmige Abschnitt 242 ist mit dem Röhrenabschnitt 241 integral als ein Körper derart ausgebildet, dass der eine Endabschnitt des Röhrenabschnitts 241 eingeschlossen wird. Der ringförmige Abschnitt 242 liegt das Anodentarget 235 mit einem Zwischenraum zwischen diesen gegenüber. Der andere Endabschnitt des Röhrenabschnitts 241 bildet einen Kühlmitteleinlass und er ist mit der Leitung 11a verbunden. Die Öffnung des Anodentargets 235 bildet zusammen mit der äußeren Umfangsfläche des Röhrenabschnitts 241 einen Kühlmittelauslass. Infolgedessen ist das Innere des Gehäuses 12 mit dem Kühlmittel 9 gefüllt. Das Gehäuse 12 weist ein Röntgenstrahlungsfenster 12w auf, das dem Röntgenstrahlungsfenster 231w gegenüberliegt.
Das Gehäuse 12 enthält eine Ablenkungseinheit 270. Die Ablenkungseinheit 270 ist eine Magnetablenkungseinheit und sie befindet sich außerhalb des Vakuumbehälters 232, wobei sie den Weg eines Elektronenstrahls umgibt. Die Ablenkungseinheit 270 ist derart konfiguriert, dass sie den von der Kathode 236 emittierten Elektronenstrahl unter Verschieben der Fokusposition des Strahls auf die Targetoberfläche 235b ablenkt.
Die Röntgenröhrenanordnung von Beispiel 2 ist wie im Vorhergehenden beschrieben aufgebaut.
Es wird nun das im Vorhergehenden angegebene Luftfilter F beschrieben.
Das Luftfilter F ist aus einem Vliesgewebe oder ”Nonwoven” mit einer Raumvolumenrate von 93% oder mehr gebildet. Die Raumvolumenrate (%) bedeutet den Volumenanteil eines in einer Volumeneinheit enthaltenen Raums.
Saran-lock und
(Marke) (Kureharonrokku) sind beispielsweise in dem Vliesgewebe mit einer Raumvolumenrate von 93% oder mehr enthalten. Beide Materialien bilden eine dreidimensionale Struktur, in der Harzfasern unregelmäßig verschlungen sind. Diese Harzfasern bestehen aus Polyvinylidenchlorid als Hauptkomponente.
Saran-lock ist ein dreidimensionales Vliesgewebe, das von Asahi Kasei Home Products Corporation unter Verwendung von Saran(Marke)-Fasern produziert wird. Die dreidimensionale Struktur ist durch einen Latex, der Vinylidenchlorid als Hauptkomponente enthält, beschichtet und verbunden, so dass die Kontaktpunkte von Fasern verbunden sind. Bei Saran-lock sind einige Kombinationen mit einer Dicke von 10 mm bis 50 mm, einer Raumvolumenrate von 93% bis 97% und einem Faserdurchmesser von 0,09 mm bis 0,58 mm standardisierte Produkte.
Kureharonrokku ist ein dreidimensionales Vliesgewebe, das von Musashino Giken Corporation produziert wird. Die dreidimensionale Struktur ist durch einen Latex, der Polyvinylidenchlorid als Hauptkomponente enthält, beschichtet und verbunden, so dass die Kontaktpunkte der Fasern verbunden sind. Bei Kureharonrokku sind einige Kombinationen mit einer Dicke von 10 mm bis 50 mm, einer Raumvolumenrate von 95% bis 97% und einem Faserdurchmesser von 0,09 mm bis 0,29 mm standardisierte Produkte.
Die Tatsache, dass das Luftfilter F eine Verringerung der Durchsatzrate der durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luft unterdrücken kann, wird auf der Basis des Ergebnisses der Untersuchung, die durch die Erfinder der vorliegenden Anmeldung durchgeführt wurde, klargestellt. 10 ist ein Diagramm, das Veränderungen der Durchsatzraten der Luft, die durch die Radiatoren 24 des Röntgen-CT-Scanners 1 der ersten Ausführungsform und die von Vergleichsbeispiel 1 hindurchgeht, über den abgelaufenen Tagen zeigt. So zeigt 10 die Abschwächungsraten des durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luftstroms. Bei dieser Untersuchung wurde Kureharonrokku mit einer Dicke von 10 mm, einer Raumvolumenrate von 96% und einem Faserdurchmesser von 0,23 mm verwendet. Der Röntgen-CT-Scanner von Vergleichsbeispiel 1 unterscheidet sich in Bezug auf die Struktur von dem Röntgen-CT-Scanner 1 der Ausführungsform nur insofern, als der Erstere kein Luftfilter F verwendet, wie in 24 gezeigt ist.
Die Abschwächungsrate des durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luftstroms wurde unter den gleichen Bedingungen zwischen dem Röntgen-CT-Scanner 1 der ersten Ausführungsform und dem Röntgen-CT-Scanner von Vergleichsbeispiel 1 ermittelt. Insbesondere wurden der Röntgen-CT-Scanner 1 der Ausführungsform und der Röntgen-CT-Scanner von Vergleichsbeispiel 1 kontinuierlich in der gleichen Umgebung und mit der gleichen Häufigkeit betrieben. Ferner wurde, wenn der Röntgen-CT-Scanner 1 betrieben wurde, nur die Kühleinheit 20 (Gebläseeinheit 25) betrieben und die Röntgenröhrenanordnung 10 wurde nicht betrieben. Bei dem Röntgen-CT-Scanner 1 der Ausführungsform wurden an dem Radiator 24 keine Wartungsarbeiten durchgeführt.
Wie in 10 gezeigt ist, sind die Durchsatzraten der durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luft durch Relativwerte angegeben. Beispielsweise wird die Durchsatzrate der durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luft im Anfangszustand des Röntgen-CT-Scanners von Vergleichsbeispiel 1 auf 100% festgelegt. Ferner wird die Grenze der Durchsatzrate, d. h. die Untergrenze der Durchsatzrate, die die Wärmeableitungseigenschaften des Radiators 24 (d. h. die Kühleigenschaften der Kühleinheit 20) aufrechterhalten kann, auf 60% eingestellt. In 10 gibt die Linie L1 das Untersuchungsergebnis der Durchsatzrate bei der ersten Ausführungsform an und die Linie L2 das Untersuchungsergebnis der Durchsatzrate bei Vergleichsbeispiel 1 an.
Bei der ersten Ausführungsform ist, wie durch die Linie L1 angegeben ist, die Durchsatzrate der durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luft im Anfangszustand niedriger als bei Vergleichsbeispiel 1. Der Grund hierfür ist, dass das Luftfilter F den Luftstrom leicht behindert. Jedoch beträgt die Durchsatzrate im Anfangszustand immer noch 95%, was viel höher als 60% ist. Die Linie L1 zeigt, dass die Verringerungsrate des Luftstroms niedrig ist, dass nämlich die Durchsatzrate selbst nach Ablauf von 500 Tagen 89% beträgt. Dies rührt von der Tatsache her, dass das Luftfilter F Staub aus der Luft entfernte, wodurch eine Ablagerung von Staub in dem Radiator 24 unterdrückt wird. Aufgrund des Vorhergehenden ist verständlich, dass bei der Ausführungsform die Verringerung des durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luftstroms ausreichend unterdrückt wurde. Der auf dem Luftfilter F abgelagerte Staub war alles Faserstaub (sogenannte Flusen). Im Gegensatz dazu zeigt Vergleichsbeispiel 1, wie durch die Linie L2 gezeigt ist, eine hohe Luftdurchsatzrate im Anfangszustand, jedoch eine hohe Verringerungsrate des Luftdurchsatzes über die Zeit. So wird die Luftdurchsatzrate nach Ablauf von 250 Tagen geringer als 60%. Der Grund hierfür ist, dass die Luft ohne Filterung durch das Luftfilter F durch den Radiator 24 hindurchging und sich daher kontinuierlich Staub in dem Radiator 24 ablagerte. Daher ist verständlich, dass in Vergleichsbeispiel 1 die Verringerungsrate des Luftdurchsatzes nicht unterdrückt werden konnte. Der auf dem Radiator abgelagerte Staub war Faserstaub (sogenannte Flusen), ähnlich dem auf dem Luftfilter F in der Ausführungsform abgelagerten Staub.
Im Folgenden wird die Annahme gemacht, dass die Verringerungsrate des Luftstroms, der durch den Radiator 24 hindurchgeht, in Bezug auf die Betriebszeit der Gebläseeinheit 25, wobei die Luft durch den Radiator 24 hindurchgeht, ohne durch das Luftfilter F hindurchzugehen, k(0) ist. Mit anderen Worten ist k(0) die Verringerungsrate des durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luftstroms bei Vergleichsbeispiel 1.
Ferner wird im Folgenden die Annahme gemacht, dass die Verringerungsrate des durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luftstroms in Bezug auf die Betriebszeit der Gebläseeinheit 25 nach dem Hindurchgehen durch das Luftfilter F k(1) ist. Mit anderen Worten ist k(1) die Verringerungsrate des durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luftstroms bei der Ausführungsform.
In diesem Fall gilt k(0) > k(1). Dies ist aus den Linien L1 und L2 in 10 ersichtlich.
k (k(0), k(1)) kann aus den folgenden Gleichungen (1) und (2) erhalten werden: Qa = Q(0)(1 – k(0)t) Gleichung (1) Qb = Q(1)(1 – k(1)t) Gleichung (2) wobei Qa die Menge der durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luft bei Vergleichsbeispiel 1 ist, Q(0) der Anfangswert der durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luft bei Vergleichsbeispiel 1 ist, Qb die Menge der durch den Radiator 24 bei der Ausführungsform hindurchgehenden Luft ist und Q(1) der Anfangswert der durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luft bei der Ausführungsform ist. Ferner ist t die Zeit, k ein positiver Wert und Q(1) < Q(0).
Eine günstigere Bedingung für das Luftfilter F wird auf der Basis des Untersuchungsergebnisses der Erfinder der vorliegenden Anmeldung verdeutlicht. In diesem Fall wird die Bedingung durch Untersuchung von Veränderungen im Hinblick auf die Menge der durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luft zwischen der Ausführungsform und Vergleichsbeispiel 1 unter der gleichen Bedingung geklärt. 11 ist ein Diagramm, das Veränderungen im Hinblick auf die Menge der durch den Radiator hindurchgehenden Luft in Bezug auf die Nutzungszeit der Röntgen-CT-Scanner der Ausführungsform und von Vergleichsbeispiel 1 zeigt.
Wie in 11 gezeigt ist, ist die Menge der durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luft relativ angegeben. In 11 gibt die Linie L3 das Untersuchungsergebnis der Durchsatzrate (Menge) bei der Ausführungsform an und die Linie L4 das Untersuchungsergebnis der Durchsatzrate (Menge) bei Vergleichsbeispiel 1 an.
Ferner gibt Q(min) die Untergrenze der Luftmengen Qa und Qb an, die die Wärmeableitungseigenschaften des Radiators 24 (d. h. die Kühleigenschaften der Kühleinheit 20) aufrechterhalten kann. Ferner wird der Zeitpunkt, an der die Linie L3 die Linie L4 schneidet (wobei Qa = Qb, nachdem der Röntgen-CT-Scanner über den gleichen Zeitraum verwendet wurde), als ta angenommen, der Zeitpunkt, an dem die Linie L4 die gestrichelte Linie, die Q(min) angibt, schneidet (Qa = Q(min)), wird als tb angenommen und der Zeitpunkt, an dem die Linie L3 die gestrichelte Linie, die Q(min) angibt, schneidet (Qb = Q(min)), wird als tc angenommen.
ta, tb und tc sind auf der Basis der im Vorhergehenden beschriebenen Gleichungen (1) und (2) durch die folgenden Gleichungen gegeben: ta = (Q(0) – Q(1))/(k(0)·Q(0) – k(1)·Q(1)) tb = (Q(0) – Q(min)/(k(0)·Q(0)) tc = (Q(1) – Q(min)/(k(1)·Q(1))
Die Bedingung, die durch das Luftfilter F zu erfüllen ist, ist tb < tc.
Ferner ist eine noch bessere Bedingung, die durch das Luftfilter F zu erfüllen ist, 2 × tb < tc.
Der Röntgen-CT-Scanner 1 der ersten Ausführungsform, der wie im Vorhergehenden angegeben aufgebaut ist, umfasst die Röntgenröhrenanordnung 10, die Kühleinheit 20, den Röntgendetektor 40 und den rotierenden Rahmen 6. Die Kühleinheit 20 umfasst die Zirkulationspumpe 22, den Radiator 24 und die Gebläseeinheit 25. Der rotierende Rahmen 6 weist das Rahmenelement 7 auf, an dem die Röntgenröhrenanordnung 10, die Zirkulationspumpe 22, der Radiator 24, die Gebläseeinheit 25 und der Röntgendetektor 40 angebracht sind.
Die Gebläseeinheit 25 trägt die um den Radiator 24 strömende Luft durch die Öffnung 7a zur Außenseite des rotierenden Rahmens 6 aus.
Wenn Staub zwischen den Wärmeableitungsrohren und/oder -rippen des Radiators 24 im Laufe der Nutzungszeit des Röntgen-CT-Scanners 1 abgelagert wird, wird es für die Luft schwierig, durch den Radiator 24 hindurchzugehen, wodurch die Kühleigenschaften des Wärmetauschers 23 verschlechtert werden, wodurch der Kühlfaktor der Röntgenröhre verringert wird.
Jedoch umfasst der Röntgen-CT-Scanner 1 das Luftfilter F, das Staub aus der Luft entfernen kann. Die Gebläseeinheit 25 kann einen Strom der nach dem Hindurchgehen durch das Luftfilter F durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luft erzeugen. Da somit eine Ablagerung von Staub in dem Radiator 24 (d. h. eine Ablagerung von Staub auf den Wärmeableitungsrohren und den Wärmeableitungsrippen) unterdrückt werden kann, sind die Luftdurchgangswege (die Zwischenräume zwischen den Wärmeableitungsrohren und zwischen den Wärmeableitungsrippen) des Radiators 24 schwierig zu blockieren. Im Gegensatz dazu ist die Verringerung der Durchsatzrate (Menge) der durch das Luftfilter F hindurchgehenden Luft aufgrund der Staubablagerung auf diesem gering, so dass eine Verringerung der Durchsatzrate (Menge) der durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luft unterdrückt werden kann. Infolgedessen kann eine Verringerung der Wärmeableitungseigenschaften des Radiators 24 (d. h. die Kühleigenschaften oder die Kühlleistung der Kühleinheit 20) unterdrückt werden.
Wie im Vorgehenden beschrieben ist, kann die Häufigkeit von Wartungs-(Reinigungs-)arbeiten für den Radiator 24 verringert werden, wodurch die Wartbarkeit verbessert oder ein wartungsfreier Zustand realisiert wird.
Durch die Durchführung von Wartungsarbeiten derart, dass die Funktion des Wärmetauschers 23 nicht verschlechtert wird, kann ein Überhitzen der Röntgenröhre 13 unterdrückt werden, Infolgedessen kann eine Entladung, die in der Röntgenröhre 13 häufig erfolgt, minimiert werden, was eine Verringerung der Lebensdauer der Röntgenröhre 13 unterdrückt. Ferner kann bei der Röntgenröhrenanordnung 10 von Beispiel 1 (6) eine übermäßige Zunahme der Temperatur des Lagers unterdrückt werden. Da somit eine Reaktion zwischen dem flüssigen Metall 170 und dem Lagerelement unterdrückt werden kann, kann verhindert werden, dass das Lager nicht mehr drehbar ist.
Auf diese Weise ist der Röntgen-CT-Scanner 1 der ersten Ausführungsform frei von einer übermäßigen Verringerung der Wärmeableitungseigenschaften des Radiators 24.
Es wird nun eine Modifikation des Röntgen-CT-Scanners 1 der ersten Ausführungsform beschrieben.
Die Kühleinheit 20 kann anstelle des Gehäuses 50 Kanäle umfassen. Die Kanäle sind zwischen dem Radiator 24 und der Gebläseeinheit 25 vorgesehen und sie umgeben die jeweiligen Umfangsränder des Radiators 24 und der Gebläseeinheit 25. Die Kanäle können eine Diffusion des durch die Gebläseeinheit 25 erzeugten Luftstroms verhindern und sie leiten den Luftstrom effizient zum Radiator 24. Beispielsweise kann eine Zunahme der Lufttemperatur innerhalb des rotierenden Rahmens 6 (der von dem rotierenden Rahmen 6 und dem Gehäuse 2 umgebene Bereich) unterdrückt werden, wodurch die Kühlleistung des Wärmetauschers 23 und die Empfindlichkeitsstabilität des Röntgendetektors 40 beibehalten werden können.
Ein Röntgen-CT-Scanner gemäß einer zweiten Ausführungsform wird nun beschrieben. Bei dieser Ausführungsform werden die gleichen funktionalen Teile wie bei der im Vorhergehenden beschriebenen ersten Ausführungsform durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung wird weggelassen. 12 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil der Kühleinheit 20 zeigt, die in den Röntgen-CT-Scanner 1 der zweiten Ausführungsform eingebaut ist.
Wie in 12 gezeigt ist, kann das Luftfilter F indirekt an dem Gehäuse 50 befestigt sein. Die Kühleinheit 20 umfasst ferner einen Kanal 26.
Das Luftfilter F ist in die Lufteinlassöffnung (windseitige Öffnung) des Kanals 26 eingepasst. Der Kanal 26 ist an dem Gehäuse 50 derart angebracht, dass die Luftauslassöffnung (leeseitige Öffnung) des Kanals 26 mit der Öffnung des Gehäuses 50, in das die Gebläseeinheit 25 eingepasst ist, kommuniziert. Die Form des Kanals 26 ist nicht beschränkt, sie kann jedoch auf verschiedenste Weise modifiziert sein. Der Kanal 26 leitet die Luft, die durch das Luftfilter F hindurchgegangen ist, zur Gebläseeinheit 25. Infolgedessen wird nur die Luft ohne Staub zum Radiator 24 geführt. Somit kann, auch wenn der Kanal 26 verwendet wird, eine Ablagerung von Staub in dem Radiator 24 unterdrückt werden.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, umfasst der Röntgen-CT-Scanner 1 der zweiten Ausführungsform zusätzlich den Kanal 26. Die Gebläseeinheit 25 kann einen Luftstrom erzeugen, der durch das Luftfilter F hindurchgeht, dann längs dem Kanal 26 läuft und durch den Radiator 24 hindurchgeht. Auch bei der zweiten Ausführungsform kann eine Ablagerung von Staub in dem Radiator 24 (d. h. eine Ablagerung von Staub auf den Wärmeableitungsrohren und den Wärmeableitungsrippen) unterdrückt werden, wodurch eine Verringerung der Wärmeableitungsleistung des Radiators 24 (d. h. der Kühleigenschaften der Kühleinheit 20) unterdrückt wird.
Die zweite Ausführungsform bietet ebenfalls die gleichen Vorteile wie die erste Ausführungsform.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, stellt die zweite Ausführungsform einen Röntgen-CT-Scanner 1 bereit, der eine Verringerung der Wärmeableitungsleistung des Radiators 24 unterdrücken kann.
Ein Röntgen-CT-Scanner gemäß einer dritten Ausführungsform wird nun beschrieben. Bei dieser Ausführungsform werden die gleichen funktionalen Teile wie bei der im Vorhergehenden beschriebenen ersten Ausführungsform durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung wird weggelassen. 13 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil der Kühleinheit 20 zeigt, die in den Röntgen-CT-Scanner 1 der dritten Ausführungsform eingebaut ist.
Wie in 13 gezeigt ist, ist der Abstand zwischen der Rotationsachse a1 und der Gebläseeinheit 25 länger als der zwischen der Rotationsachse a1 und dem Radiator 24 (siehe 3). Das Luftfilter F ist in die Öffnung des Gehäuses 50 eingepasst und die Windseite (24f) des Radiators 24 in Bezug auf den Luftstrom ist leeseitig zum Luftfilter F positioniert.
Bei dem Röntgen-CT-Scanner 1 der dritten Ausführungsform, der wie im Vorhergehenden aufgebaut ist, erstreckt sich die Windseite des Radiators 24 in Bezug auf den Luftstrom zur Außenseite des Gehäuses 50. Auch in diesem Fall kann die Gebläseeinheit 25 einen Luftstrom erzeugen, der durch den Radiator 24 nach dem Hindurchgehen durch das Luftfilter F hindurchgeht. Auch bei der dritten Ausführungsform kann eine Ablagerung von Staub in dem Radiator 24 (d. h. eine Ablagerung von Staub auf den Wärmeableitungsrohren und den Wärmeableitungsrippen) unterdrückt werden, wodurch eine Verringerung der Wärmeableitungseigenschaften des Radiators 24 (d. h. der Kühlleistung der Kühleinheit 20) unterdrückt wird.
Bei den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsformen wird Kureharonrokku mit einer Dicke von 10 mm, einer Raumvolumenrate von 96% und einem Faserdurchmesser von 0,23 mm als das Luftfilter F verwendet. Jedoch bestand, auch wenn die Dicke bei unveränderter Struktur auf mehr als 10 mm eingestellt wurde, ein geringer Unterschied im Hinblick auf eine Veränderung der Luftpermeabilität im Laufe der Zeit, obwohl die Luftpermeabilität im Anfangsstadium verringert war. Ferner war eine Veränderung der Luftpermeabilität im Laufe der Zeit geringer, wenn die Raumvolumenrate oder der Faserdurchmesser größer waren. Ferner wurde, wenn standardisierte Produkte von Saran-lock und Kureharonrokku, die als Kombinationen mit einer Dicke von 10 mm bis 50 mm, einer Raumvolumenrate von 90% bis 97% und einem Faserdurchmesser von 0,23 mm bis 0,58 mm erhalten wurden, verwendet wurden, festgestellt, dass eine Ablagerung von Staub in dem Radiator 24 (d. h. eine Ablagerung von Staub auf den Wärmeableitungsrohren und Wärmeableitungsrippen) unterdrückt werden kann, wodurch eine Verringerung der Wärmeableitungseigenschaften des Radiators 24 (d. h. der Kühleigenschaften der Kühleinheit 20) verringert wird.
Das im Vorhergehenden beschriebene Luftfilter wird nicht generell für einen Radiator des Rippenrohrtyps verwendet. Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung verwendeten zum ersten Mal experimentell einen Radiator des Rippenrohrtyps. Der im Vorhergehenden angegebene Vorteil war auch für die Erfinder ein unerwartetes Ergebnis, und er ist kein generell bekannter Vorteil.
Die herkömmlichen Luftfilter, die für ein Röntgenröhrenkühlsystem verwendet werden, weisen eine Öffnung auf, die unter Verwendung eines feinmaschigen Materials, wie ein Schwammfilter eines Schaumstoffs, gemäß der Offenbarung in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung KOKAI Nr. 2007-514287 , ausgebildet wurde. Da Luft durch die kleinen Zwischenräume in dem Schwammfilter strömt, wird Staub im Laufe der Zeit auf dem Filter schrittweise abgelagert, wodurch die Zwischenräume blockiert werden. Dies kann zu einem frühen Zeitpunkt zu einer Verringerung der Luftdurchlässigkeit führen.
Der Unterschied zwischen dem im Vorhergehenden beschriebenen Luftfilter F und dem herkömmlichen Luftfilter wird auf der Basis des Ergebnisses der Untersuchung, die durch die Erfinder der vorliegenden Anmeldung durchgeführt wurde, beschrieben. 14 ist ein Diagramm, das Veränderungen in Bezug auf die Durchsatzraten der Luft, die durch die Radiatoren 24 des Röntgen-CT-Scanners 1 der dritten Ausführungsform und der der Vergleichsbeispiele 2 und 3 hindurchgeht, über den abgelaufenen Tagen zeigt. So zeigt 14 die Abschwächungsrate des Luftstroms, der durch den Radiator 24 hindurchgeht. Wie in 25 gezeigt ist, unterscheidet sich der Röntgen-CT-Scanner von Vergleichsbeispiel 2 von dem Röntgen-CT-Scanner 1 der dritten Ausführungsform nur insofern, als der Erstere kein Luftfilter F verwendet. Ferner unterscheidet sich, wie in 26 gezeigt ist, der Röntgen-CT-Scanner von Vergleichsbeispiel 3 von dem Röntgen-CT-Scanner 1 der dritten Ausführungsform nur insofern, als der Erstere ein Schwammfilter S anstelle des Luftfilters F verwendet.
Als die Abschwächungsrate des Luftstroms, der durch den Radiator 24 hindurchgeht, untersucht wurde, wurden der Röntgen-CT-Scanner 1 der dritten Ausführungsform und die Röntgen-CT-Scanner der Vergleichsbeispiele 2 und 3 der Untersuchung unter den gleichen Bedingungen unterzogen. Beispielsweise wurden der Röntgen-CT-Scanner 1 der dritten Ausführungsform und die Röntgen-CT-Scanner der Vergleichsbeispiele 2 und 3 kontinuierlich in der gleichen Umgebung und mit der gleichen Häufigkeit betrieben. Ferner wurde, wenn der Röntgen-CT-Scanner 1 betrieben wurde, nur die Kühleinheit 20 (Gebläseeinheit 25) betrieben und die Röntgenröhrenanordnung 10 nicht betrieben. Bei dem Röntgen-CT-Scanner 1 der dritten Ausführungsform und den Röntgen-CT-Scannern der Vergleichsbeispiele 2 und 3 wurden an dem Radiator 24 keine Wartungsarbeiten durchgeführt.
Wie in 14 gezeigt ist, sind die Strömungsraten der Luft, die durch den Radiator 24 hindurchgeht, durch Relativwerte angegeben. Beispielsweise ist die Strömungsrate der Luft, die durch den Radiator 24 hindurchgeht, im Anfangszustand des Röntgen-CT-Scanners von Vergleichsbeispiel 2 auf 100% festgelegt. Ferner ist die Grenze der Durchsatzrate, d. h. die Untergrenze der Durchsatzrate, die die Wärmeableitungseigenschaften des Radiators 24 (d. h. die Kühlleistung der Kühleinheit 20) aufrechterhalten kann, auf 60% festgelegt. In 14 gibt die Linie L5 das Untersuchungsergebnis der Durchsatzrate in der dritten Ausführungsform an, die Linie L6 das Untersuchungsergebnis der Durchsatzrate in Vergleichsbeispiel 2 an und die Linie L7 das Untersuchungsergebnis der Durchsatzrate in Vergleichsbeispiel 3 an.
Im Hinblick auf die erste Ausführungsform und Vergleichsbeispiel 3 sind, wie durch die Linien L5 und L7 angegeben ist, die Durchsatzraten der durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luft im Anfangszustand niedriger als im Vergleichsbeispiel 2. Der Grund hierfür ist, dass das Luftfilter F oder das Schwammfilter S den Luftstrom leicht behindern. Jedoch sind deren Durchsatzraten im Anfangszustand viel höher als 60% (95% bei der dritten Ausführungsform und 92% beim Vergleichsbeispiel 3). Ferner beträgt die Durchsatzrate in der dritten Ausführungsform auch nach dem Ablauf von 500 Tagen 89%. Dies rührt von der Tatsache her, dass das Luftfilter F Staub aus der Luft entfernte, wodurch die Ablagerung von Staub in dem Radiator 24 unterdrückt wird. Aufgrund des Vorhergehenden ist verständlich, dass bei der dritten Ausführungsform die Verringerung des durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luftstroms ausreichend unterdrückt wurde.
Im Gegensatz dazu zeigen, wie durch die Linien L6 und L7 angegeben ist, die Vergleichsbeispiele 2 und 3 hohe Verringerungsraten des Luftstroms. Die Linie L6 gibt an, dass nach Ablauf von 250 Tagen die Luftdurchsatzrate niedriger als 60% wird. In ähnlicher Weise gibt die Linie L7 an, dass nach Ablauf von 150 Tagen die Luftdurchsatzrate niedriger als 60% wird. Hierdurch ist verständlich, dass bei den Vergleichsbeispielen 2 und 3 eine Verringerung des durch den Radiator 24 hindurchgehenden Luftstroms nicht unterdrückt werden konnte.
Ferner kann bei der dritten Ausführungsform, einfach durch Lösen eines Teils des Gehäuses und Entfernen des Luftfilters F, der Radiator 24 vom Raum auf der Innenwandseite des Rahmenelements 7 aus gereinigt werden, um dadurch den in dem Radiator 24 abgelagerten Staub zu entfernen. So kann der Radiator 24 ohne Lösen der Kühleinheit 20 von dem rotierenden Rahmen 6 oder ohne weiteres Lösen der Röntgenröhrenanordnung 10 von der Kühleinheit 20 gereinigt werden. Dies kann die für eine Reinigung (Wartungsarbeit) erforderliche Zeit verringern.
Die dritte Ausführungsform bietet ebenfalls andere Vorteile, die ähnlich denen der ersten Ausführungsform sind.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, stellt die dritte Ausführungsform einen Röntgen-CT-Scanner 1 bereit, bei dem eine Verringerung der Wärmeableitungseigenschaften des Radiators 24 unterdrückt ist.
Es wird nun ein Röntgen-CT-Scanner gemäß einer vierten Ausführungsform beschrieben. Bei dieser Ausführungsform werden die gleichen funktionalen Teile wie bei der im Vorhergehenden beschriebenen dritten Ausführungsform durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung wird weggelassen. 15 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil der Kühleinheit 20 zeigt, die in den Röntgen-CT-Scanner 1 der vierten Ausführungsform eingebaut ist.
Wie in 15 gezeigt ist, kann das Luftfilter F indirekt an dem Gehäuse 50 befestigt sein. So umfasst die Kühleinheit 20 ferner einen Kanal 26.
Das Luftfilter F ist in die Lufteinlassöffnung (windseitige Öffnung) des Kanals 26 eingepasst. Der Kanal 26 ist an dem Gehäuse 50 derart befestigt, dass die Luftauslassöffnung (leeseitige Öffnung) des Kanals 26 mit der Öffnung des Gehäuses 50, durch die der Radiator 24 offenliegt, kommuniziert. Die Form des Kanals 26 ist nicht beschränkt, sie kann jedoch auf verschiedene Weise modifiziert sein. Der Kanal 26 leitet die Luft, die durch das Luftfilter F hindurchgegangen ist, zu dem Radiator 24. Infolgedessen wird nur die Luft ohne Staub zu dem Radiator 24 geführt. So kann, auch wenn der Kanal 26 verwendet wird, eine Ablagerung von Staub in dem Radiator 24 unterdrückt werden.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, umfasst der Röntgen-CT-Scanner 1 der vierten Ausführungsform zusätzlich den Kanal 26. Die Gebläseeinheit 25 kann einen Luftstrom erzeugen, der durch das Luftfilter F hindurchgeht, dann entlang dem Kanal 26 läuft und durch den Radiator 24 hindurchgeht. Auch bei der vierten Ausführungsform kann eine Ablagerung von Staub in dem Radiator 24 (d. h. eine Ablagerung von Staub auf den Wärmeableitungsrohren und den Wärmeableitungsrippen) unterdrückt werden, wodurch eine Verringerung der Wärmeableitungsleistung des Radiators 24 (d. h. der Kühleigenschaften der Kühleinheit 20) unterdrückt wird.
Die vierte Ausführungsform bietet ebenfalls die gleichen Vorteile wie die dritte Ausführungsform.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, stellt die vierte Ausführungsform einen Röntgen-CT-Scanner 1 bereit, der eine Verringerung der Wärmeableitungsleistung des Radiators 24 unterdrücken kann.
Es wird nun ein Röntgen-CT-Scanner gemäß einer fünften Ausführungsform beschrieben. Bei dieser Ausführungsform werden die gleichen funktionalen Teile wie bei der im Vorhergehenden beschriebenen ersten Ausführungsform durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung ist weggelassen.
16 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil der Kühleinheit 20 zeigt, die in den Röntgen-CT-Scanner 1 der fünften Ausführungsform eingebaut ist. 16 zeigt den Radiator 24 und die Gebläseeinheit 25 nicht.
Wie in 16 gezeigt ist, umfasst der Röntgen-CT-Scanner 1 ferner ein Rahmenelement 91, ein Halteelement 92 und ein Fixierelement. Das Fixierelement kann eine Schraube 93 als Befestigungselement umfassen.
Ein Rahmenelement 91 ist entsprechend der Form des Luftfilters F geformt. Das Rahmenelement 91 umfasst den Umfang des Luftfilters F zum Tragen desselben. Daher ist das Luftfilter F immer durch das Rahmenelement 91 befestigt.
Das Halteelement 92 ist an dem Gehäuse 50 befestigt. Das Halteelement 92 ist derart geformt, dass es einen Seitenabschnitt des Rahmenelements 91 aufnehmen kann. Um den Stoß des Rahmenelements 91 zu verringern, können Form und Größe des Aufnahmeabschnitts des Halteelements 92 im Wesentlichen von gleicher Form und Größe wie das Rahmenelement 91 sein. Durch das Halten der einen Seite des Rahmenelements 91 hält das Halteelement 92 indirekt das Luftfilter F. Das Halteelement 92 kann auch zur Positionierung des Luftfilters F und des Rahmenelements 91 verwendet werden.
Die Schraube 93 fixiert eine andere Seite des Rahmenelements 91, so dass sie indirekt die Position des Luftfilters F fixiert. So wird die Schraube 93 in ein in dem Gehäuse 50 ausgebildetes Schraubenloch durch ein in dem Rahmenelement 91 ausgebildetes Durchgangsloch geschraubt.
Wenn das Luftfilter F an dem Gehäuse 50 befestigt wird, wird zunächst das integral mit dem Luftfilter F ausgebildete Rahmenelement 91 in den Aufnahmeabschnitt des Halteelements 92 eingepasst. Danach wird die Schraube 93 in das Schraubenloch des Gehäuses 50 durch das Durchgangsloch des Rahmenelements 91 geschraubt.
Wenn das Luftfilter F von dem Gehäuse 50 gelöst wird, wird zunächst die Schraube 93 gelockert und dann das integral mit dem Luftfilter F ausgebildete Rahmenelement 91 aus dem Empfangsabschnitt des Halteelements 92 herausgezogen.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, kann das Luftfilter F an der äußeren Oberfläche des Gehäuses 50 derart angebracht werden, dass es zusammen mit dem Rahmenelement 91 lösbar ist.
Der Röntgen-CT-Scanner 1 und das Verfahren zur Anbringung des Luftfilters F gemäß der fünften Ausführungsform umfassen das Luftfilter F. Daher können die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie in der ersten Ausführungsform erhalten werden.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, stellt die fünfte Ausführungsform den Röntgen-CT-Scanner 1 bereit, der eine Verringerung der Wärmeableitungsleistung des Radiators 24 unterdrücken kann.
Ferner umfasst der Röntgen-CT-Scanner der fünften Ausführungsform ferner das Rahmenelement 91, das Halteelement 92 und die Schraube 93, und das Luftfilter F und das Rahmenelement 91 sind integral als ein Körper ausgebildet. Daher kann das Luftfilter F ohne Weiteres befestigt und gelöst werden.
Ein Röntgen-CT-Scanner gemäß einer Modifikation der fünften Ausführungsform wird nun beschrieben.
17 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil eines Röntgen-CT-Scanners gemäß einer Modifikation der fünften Ausführungsform zeigt, insbesondere ein Beispiel zur Installation des Luftfilters F zeigt. 17 zeigt den Radiator 24 und die Gebläseeinheit 25 nicht.
Wie in 17 gezeigt ist, ist in den Röntgen-CT-Scanner 1 dieser Modifikation kein Halteelement 92 eingebaut. Stattdessen sind mehrere Durchgangslöcher in mehreren Seitenabschnitten des Rahmenelements 91 ausgebildet. Durch diese Durchgangslöcher sind Schrauben 93 in entsprechende, in dem Gehäuse 50 ausgebildete Schraubenlöcher geschraubt.
18 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil eines Röntgen-CT-Scanners gemäß einer anderen Modifikation der fünften Ausführungsform, insbesondere ein Beispiel für die Installation des Luftfilters F zeigt. 18 zeigt den Radiator 24 und die Gebläseeinheit 25 nicht.
Wie in 18 gezeigt ist, verwendet der Röntgen-CT-Scanner 1 einen Magnet 94 als stationäres Element anstelle des Halteelements 92 und der Schraube 93. Der Magnet 94 ist zwischen dem Gehäuse 50 und dem Rahmenelement 91 positioniert. Der Magnet 94 ist zumindest an dem Gehäuse 50 oder dem Rahmenelement 91 befestigt. In diesem Fall kann das Rahmenelement 91 durch die Magnetkraft sicher an dem Gehäuse 50 befestigt werden. Selbstverständlich sind das Rahmenelement 91 und das Gehäuse 50 aus einem Material, beispielsweise einem Metall, das durch die Magnetkraft angezogen werden kann, ausgebildet.
Das Fixierelement ist nicht auf den Magnet 94 beschränkt, sondern es kann zu verschiedenen Materialien, beispielsweise einem Klettbefestigungsband und einem doppelseitigem Klebeband, modifiziert werden.
19 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil eines Röntgen-CT-Scanners entsprechend einer noch weiteren Modifikation der fünften Ausführungsform, insbesondere ein Beispiel für die Installation des Luftfilters F zeigt. 19 zeigt den Radiator 24 und die Gebläseeinheit 25 nicht. 20 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung, die einen Teil der Kühleinheit 20 von 19, insbesondere ein Rahmenelement und Vorsprünge, zeigt.
Wie in den 19 und 20 gezeigt ist, ist das Luftfilter F unter Verwendung eines Rahmenelements 91 eines Stecktyps installiert. Das Rahmenelement 91 ist aus einem elastisch verformbaren Material geformt. Das Rahmenelement 91 weist eine Öffnung 91o als ein dem Gehäuse 50 gegenüberliegendes Einsteckloch auf. In der inneren Oberfläche des Rahmenelements 91, die die Öffnung 91o festlegt, sind Kerben 91r ausgebildet.
Vorspringende Abschnitte 95 erstrecken sich von der Öffnung 91o gegenüberliegenden Abschnitten des Gehäuses 50 aus. Die vorspringenden Abschnitte 95 weisen Vorsprünge 95p auf, die senkrecht zu den Höhen der vorspringenden Abschnitte 95 von dem Gehäuse 50 aus vorspringen. Die Vorsprünge 95p liegen den Kerben 91r gegenüber. Wenn die Vorsprünge 95p in die Kerben 91r eingepasst sind, ist das Rahmenelement 91 an dessen Position fixiert.
Wenn das Luftfilter F an dem Gehäuse 50 befestigt ist, ist die Öffnung 91o des Rahmenelements 91, das mit dem Luftfilter F integriert ist, an den vorspringenden Abschnitten 95 eingepasst.
Wenn das Luftfilter F von dem Gehäuse 50 gelöst wird, wird das Rahmenelement 91 von den vorspringenden Abschnitten 95 weggezogen.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, kann das Luftfilter F lösbar an der äußeren Oberfläche des Gehäuses 50 zusammen mit dem Rahmenelement 91 angebracht sein.
21 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil eines Röntgen-CT-Scanners gemäß einer weiteren Modifikation der fünften Ausführungsform, insbesondere ein Beispiel für die Installation des Luftfilters, zeigt. 21 zeigt den Radiator 24 und die Gebläseeinheit 25 nicht. 22 ist eine Draufsicht auf das Luftfilter F und das Rahmenelement 91, die in 21 gezeigt sind.
Wie in den 21 und 22 gezeigt ist, ist das Luftfilter F nicht sicher an dem Rahmenelement 91 befestigt. Das Rahmenelement 91 ist integral mit dem Gehäuse 50 ausgebildet oder an diesem befestigt und es weist eine rahmenförmige Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme des peripheren Abschnitts des Luftfilters F auf.
Wenn das Luftfilter F angebracht wird, wird es gebogen und in die Aufnahmevorrichtung des Rahmenelements 91 eingepasst.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, kann das Luftfilter F einzeln lösbar angebracht werden.
Es wird nun ein Röntgen-CT-Scanner gemäß einer sechsten Ausführungsform beschrieben. Bei dieser Ausführungsform werden die gleichen funktionalen Teile wie bei der im Vorhergehenden beschriebenen ersten Ausführungsform durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung wird weggelassen. 23 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil der Kühleinheit 20 zeigt, die in den Röntgen-CT-Scanner 1 der sechsten Ausführungsform eingearbeitet ist.
Wie in 23 gezeigt ist, ist das Luftfilter F in dem Gehäuse 50 enthalten. Das Luftfilter F ist auf der windseitigen Oberfläche des Radiators 24 angebracht.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, umfasst der Röntgen-CT-Scanner 1 der sechsten Ausführungsform ein Luftfilter F, das auf der windseitigen Oberfläche des Radiators 24 angebracht ist. Auch in diesem Fall kann die Gebläseeinheit 25 den Luftstrom erzeugen, der durch das Luftfilter F und dann durch den Radiator 24 hindurchgeht. Auch in der sechsten Ausführungsform kann eine Ablagerung von Staub in dem Radiator 24 (d. h. eine Ablagerung von Staub auf den Wärmeableitungsrohren und den Wärmeableitungsrippen) unterdrückt werden, wodurch die Verringerung der Wärmeableitungsleistung des Radiators 24 (d. h. der Kühleigenschaften der Kühleinheit 20) unterdrückt werden kann. Infolgedessen kann die Häufigkeit von Wartungs-(Reinigungs-)arbeiten des Radiators 24 verringert werden oder es kann ein wartungsfreier Zustand realisiert werden.
Auf diese Weise kann ein Röntgen-CT-Scanner 1, bei dem eine Verringerung der Wärmeableitungsleistung des Radiators 24 unterdrückt ist, erhalten werden.
Zwar wurden bestimmte Ausführungsformen beschrieben, doch wurden diese Ausführungsformen nur als Beispiel dargestellt und sie sollen den Umfang der Erfindungen nicht beschränken. Tatsächlich können die hierin beschriebenen neuen Ausführungsformen in einer Vielzahl anderer Formen ausgeführt werden; ferner können verschiedenste Weglassungen, Substitutionen und Veränderungen im Hinblick auf die Form der hierin beschriebenen Ausführungsformen ohne ein Abweichen von der Idee der Erfindung gemacht werden. Die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente sollen derartige Formen oder Modifikationen, die unter den Umfang und die Idee der Erfindung fallen, abdecken.
Beispielsweise sind die im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsformen nicht auf Röntgen-CT-Scanner beschränkt, sondern sie sind auch für verschiedene Arten von Röntgengeräten, welche die die Kühleinheit 20 enthaltende Röntgenröhrenanordnung 10 verwenden, verwendbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-514287 [0144]

Claims

Röntgenröhrenanordnung mit: einem Gehäuse (12), einer Röntgenröhre (13), die sich in dem Gehäuse befindet und eine Kathode (180, 236), die zum Emittieren eines Elektronenstrahls konfiguriert ist, ein Anodentarget (150, 235), das zum Abgeben von Röntgenstrahlung, wenn der Elektronenstrahl auf das Anodentarget gerichtet wird, konfiguriert ist, und einen Vakuummantel (190, 231), der die Kathode und das Anodentarget enthält, umfasst, einem Kühlmittel (9), auf das mindestens ein Teil der durch die Röntgenröhre erzeugten Wärme übertragen wird; einem Zirkulationskanal (30), durch den das Kühlmittel zirkuliert wird, einer Zirkulationspumpe (22), die über dem Zirkulationskanal vorgesehen ist und zum Zirkulieren des Kühlmittels konfiguriert ist, einem Radiator (24) eines Rippenrohrtyps, der über dem Zirkulationskanal vorgesehen ist und zum Austragen der Wärme des Kühlmittels nach außen konfiguriert ist, einem Luftfilter (F), das aus einem dreidimensionalen Vliesgewebe oder ”Nonwoven” gebildet ist und derart konfiguriert ist, dass Luft hindurchgehen kann, um Staub aus der Luft zu entfernen, wobei das dreidimensionale Vliesgewebe aus unregelmäßig verschlungenen Harzfasern geformt ist und eine dreidimensionale Struktur mit einer Raumvolumenrate von nicht weniger als 93% beitet, und einer Gebläseeinheit (25), die derart konfiguriert ist, dass ein Luftstrom erzeugt wird, der nach dem Hindurchgehen durch das Luftfilter durch den Radiator hindurchgeht.
Röntgenröhrenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfilter eine Dicke von nicht weniger als 10 mm aufweist, und das Harzgewebe einen Durchmesser von 0,23 bis 0,58 mm aufweist.
Röntgenröhrenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzfasern aus Polyvinylidenchlorid als Hauptkomponente bestehen, und die dreidimensionale Struktur mit einem Latex, der Polyvinylidenchlorid als Hauptkomponente enthält, gebunden oder gebondet oder verklebt und beschichtet ist.
Röntgenröhrenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Kanal (26) umfasst, die zwischen dem Radiator und der Gebläseeinheit vorgesehen ist und derart konfiguriert ist, dass ein Luftstrom zwischen dem Radiator und der Gebläseeinheit geführt wird.
Röntgenröhrenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Balgmechanismus (60) umfasst, der über dem Zirkulationskanal vorgesehen ist und derart konfiguriert ist, dass eine Volumenänderung des Kühlmittels aufgrund einer Temperaturänderung absorbiert wird.
Röntgenröhrenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner ein Gehäuse (50) umfasst, wobei mindestens die Gebläseeinheit und der Radiator in dem Gehäuse enthalten und vereint sind.
Röntgenröhrenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass k(0) > k(1) erfüllt ist, wobei k(0) eine Reduktionsrate einer Luftmenge in Bezug auf eine Betriebszeit der Gebläseeinheit unter der Annahme, dass die Luft durch den Radiator hindurchgeht, ohne durch das Luftfilter hindurchzugehen, angibt, und k(1) eine Reduktionsrate der Luftmenge in Bezug auf die Betriebszeit der Gebläseeinheit, wenn die Luft durch den Radiator nach dem Hindurchgehen durch das Luftfilter hindurchgeht, angibt.
Röntgen-Computertomographie-Scanner, umfassend: eine Röntgenröhrenanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, einen Röntgendetektor (40), der zum Detektieren der Röntgenstrahlung konfiguriert ist, und einen rotierenden Rahmen (6), an dem die Röntgenröhrenanordnung und der Röntgendetektor (40) angebracht sind.
Röntgen-Computertomographie-Scanner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebläseeinheit unabhängig von dem Radiator und der Zirkulationspumpe an dem rotierenden Rahmen angebracht ist.