JP2017507715A - 放熱システムおよびそれを含む撮像機器 - Google Patents

Abstract

本発明は、放熱システムおよび放熱システムを含む撮像機器を提供する。放熱システムは、空気導入部（１０、１００）、取り込み部（５０、５００）、および空気排出部（７０、７００）を含む。空気導入部は、外部から空気を導入し、放熱空間と連通するように構成され、導入された空気は、放熱空間に流入し、放熱空間に収容された放熱対象物と熱交換を行う。取り込み部は、放熱空間および空気排出部と連通し、放熱空間から取り込み部に流れる空気を取り込み、取り込まれた空気が空気排出部に流入することを可能にするように構成される。空気排出部は、取り込み部から流入する空気を外部へ排出するように構成される。したがって、放熱システムの放熱効率が向上する。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像分野に関し、より具体的には、放熱システムおよびそれを含む撮像機器に関する。

コンピュータ断層撮像（ＣＴ）装置は、通常、Ｘ線撮像装置およびＸ線撮像装置を収容し支持するガントリを含む。Ｘ線撮像装置は、Ｘ線を生成して、生成したＸ線を目標対象物（たとえば、診察対象の患者）に放射するＸ線発生器と、目標対象物を通過するＸ線を受け取り、受け取ったＸ線を電気信号に変換するＸ線検出器と、を含む。さらに、ＣＴ装置は、Ｘ線検出器により生成された電気信号を受け取り、受け取った電気信号を処理して画像を生成するプロセッサと、生成した画像を表示するディスプレイと、をさらに含むことができる。

Ｘ線撮像装置に含まれる要素、たとえば、Ｘ線発生器は、最終的に所望の品質の画像を取得するために、適切な温度条件下で動作させる必要がある。したがって、取得された画像の品質を保証するために、ＣＴ装置は、Ｘ線撮像装置に対して放熱を行うためにガントリ内に配置された放熱システムをさらに含む。

独国特許出願公開第１０２００８０２１１６８号明細書

本発明の例示的な実施形態の目的は、従来技術の根底にある上述したおよび／または他の問題を克服することである。したがって、本発明の例示的な実施形態は、放熱効率を向上させることが可能な放熱システム、および放熱システムを含む撮像機器を提供する。

例示的な一実施形態によれば、放熱システムが提供される。放熱システムは、空気導入部、取り込み部、および空気排出部を含む。空気導入部は、外部から空気を導入し、放熱空間と連通するように構成され、導入された空気は、放熱空間に流入し、放熱空間に収容された放熱対象物と熱交換を行う。取り込み部は、放熱空間および空気排出部と連通し、放熱空間から取り込み部に流れる空気を取り込み、取り込まれた空気が空気排出部に流入することを可能にするように構成される。空気排出部は、取り込み部から流入する空気を外部へ排出するように構成される。

例示的な一実施形態によれば、撮像機器が提供される。撮像機器は、ガントリおよび撮像装置を含む。ガントリは、上述した放熱システムを含む。撮像装置は、空気導入部から流入する空気と熱交換するように、放熱対象物として放熱システムの放熱空間に配置され、収容される。

以下の詳細な説明、図面、および特許請求の範囲により、他の特徴および態様が明らかになるであろう。

例示的な一実施形態による放熱システムを示す概略図である。 例示的な一実施形態による放熱システムを示す斜視図である。 例示的な実施形態による放熱システムを示す正面図である。 例示的な実施形態による放熱システムを示す上面図である。 例示的な実施形態による放熱システムを示す底面図である。 例示的な一実施形態による放熱システムを示す分解斜視図である。 例示的な一実施形態による放熱システムの取り込みガイド部材を示す斜視図である。 図７の部分Ａを示す拡大図である。 例示的な一実施形態による放熱システムの第１の遮断部材を示す斜視図である。 例示的な一実施形態による放熱システムの空気導入部、取り込み部、および第１の遮断部材が互いに組み立てられた状態を示す斜視図である。 例示的な一実施形態による放熱システムの第２の遮断部材を示す斜視図である。 例示的な一実施形態による放熱システムの取り込みガイド部材、第２の遮断部材、および空気排出部が互いに組み立てられた状態を示す斜視図である。 例示的な一実施形態による放熱システムの空気流と、既存の放熱システムの空気流と、のシミュレーション結果を示す図である。 例示的な一実施形態による放熱システムの経時的な温度変化と、既存の放熱システムの経時的な温度変化と、を示す曲線図である。 例示的な一実施形態による撮像機器を示す概略図である。

以下で、本発明の具体的な実施形態を説明する。これらの実施形態の詳細な説明の過程で、簡潔で明確な説明とするために、本説明が実際の実施形態のすべての特徴について詳細に説明できるわけではないことに留意されたい。任意の実施形態の実際の実施の過程では、任意の工学または設計プロジェクトの過程と同様に、開発者の特定の目的を達成し、かつ、システムに関連するまたはビジネスに関連する制約を満足するために、様々な特有の決定を行うのが通例であり、それはまた１つの実施形態から別の実施形態への変更または周辺の他の方法を含むことを理解されたい。さらに、このような開発過程における努力は、複雑かつ長いものであり得るが、本発明の開示に関係する当業者であれば、本開示によって開示される技術内容に基づいていくつかの設計、製造、または生産などの変更を行うことは従来技術にすぎないということが分かると理解されたい。本開示は、不十分であると解釈されるものではない。

特に明記しない限り、特許請求の範囲および明細書で使用する技術用語または科学用語は、本発明が関係する当業者により解釈されるような通常の意味を有するものとする。本発明の出願の明細書および特許請求の範囲で使用する「第１の」および「第２の」などは、いかなる順序、数量、または重要性を示すものではなく、単に異なる構成要素間の区別を行うために使用するものである。単数の表現（「ｏｎｅ」、「ａ」、または「ａｎ」など）は、数量を限定するものではなく、少なくとも１つが存在することを示すものである。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」などの表現は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」または「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」の前に存在する要素または対象物が「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」または「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」に続いて列挙された要素または対象物ならびにそれらと均等な要素を包括するが、他の要素または対象物を除外しないことを意味する。「接続する」などの表現は、物理的または機械的な接続に限定するものではなく、また直接的または間接的な接続に限定するものでもない。

図１は、例示的な一実施形態による放熱システムを示す概略図である。図１に示すように、例示的な実施形態による放熱システムは、空気導入部１０、放熱空間３０、取り込み部５０、および空気排出部７０を含むことができる。さらに、図１では空気流の経路を矢印で示す。

空気導入部１０は、放熱システムの外部から空気を導入することができる。たとえば、空気導入部１０は、放熱システムの底部に配置された空気入口１１を含むことができる。しかし、例示的な実施形態はこれに限定されるものではなく、たとえば、空気入口１１は、必要に応じて異なる位置に設けてもよいし、複数の空気入口１１を設けてもよい。空気導入部１０は、放熱空間３０と連通することができる。このようにして、空気入口１１を介して導入された空気は、たとえば、放熱空間３０に流入することができる。

放熱空間３０は、放熱対象物を収容することができる。本明細書では、放熱対象物は、撮像装置、たとえばＸ線撮像装置を含むことができる。しかし、例示的な実施形態はこれに限定されるものではなく、たとえば、放熱対象物は、放熱空間３０内の撮像装置を回転させるための駆動手段などをさらに含むことができる。空気導入部１０を介して導入された空気は、放熱空間３０に流入することができ、放熱対象物と熱交換を行う。次に、放熱対象物と熱交換した空気は、取り込み部５０に流入することができ、取り込み部５０によって取り込まれる。

取り込み部５０は、放熱空間３０および空気排出部７０と連通することができる。取り込み部５０は、空気が第１の方向に放熱空間３０から空気排出部７０に流れることを可能にすることができ、空気が第２の方向に空気排出部７０から放熱空間３０に第１の方向とは反対に流れることを防止することができる。すなわち、取り込み部５０は、放熱空間３０から取り込み部５０に流れる空気を「取り込む」ことができ、取り込まれた空気が空気排出部に流入することを可能にすることができる。この目的のために、取り込み部５０は、取り込みガイド部材を含むことができる。取り込みガイド部材は、空気力学の原理にしたがって構成することができ、空気が一方向に流れることを可能にすることができる構造を有する。

空気排出部７０は、取り込み部５０と連通することができ、それによって取り込み部５０から流れる空気を外部に排出することができる。たとえば、空気排出部７０は、放熱システムの上部に配置された空気出口７１を含むことができる。しかし、例示的な実施形態はこれに限定されるものではなく、たとえば、空気出口７１は、必要に応じて異なる位置に設けてもよいし、複数の空気出口７１を設けてもよい。さらに、図１に示すように、空気排出部７０は、空気排出部７０内の空気を外部に吹き出すためのファン７３を含むことができる。たとえば、ファン７３は、空気出口７１に配置してもよい。図１には示していないが、ファンは、空気導入部１０にファンを配置することもでき、そうすれば外部から空気導入部に空気を吹き込むことができる。

例示的な一実施形態によれば、放熱システムは、放熱空間内の空気が空気排出部に一方向に流入することを可能にすることができる。したがって、従来の放熱システムと比較して、例示的な実施形態による放熱システムは、放熱効率を著しく向上させる。これについては、以下でより詳細に説明する。

以下では、例示的な実施形態による放熱システムの任意選択的な／好適な実施形態について、図２〜図１４を参照して詳細に説明する。図２は、例示的な一実施形態による放熱システムを示す斜視図である。図３〜図５は、それぞれ例示的な実施形態による放熱システムを示す正面図、上面図、および底面図である。

図６は、例示的な一実施形態による放熱システムを示す分解斜視図である。

図２〜図６に示すように、例示的な実施形態による放熱システムは、空気導入部１００、放熱空間３００、取り込み部５００、および空気排出部７００を含むことができる。

空気導入部１００は、放熱システムの外部から空気を導入することができる。たとえば、空気導入部１００は、放熱システムの底部に配置された空気入口１１０を含むことができる。しかし、例示的な実施形態はこれに限定されるものではなく、たとえば、空気入口１１０は、必要に応じて異なる位置に設けてもよいし、複数の空気入口１１０を設けてもよい。空気導入部１００は、放熱空間３００と連通することができる。このようにして、空気入口１１０を介して導入された空気は、たとえば、放熱空間３００に流入することができる。

放熱空間３００は、放熱対象物を収容することができる。本明細書では、放熱対象物は、撮像装置、たとえばＸ線撮像装置を含むことができる。しかし、例示的な実施形態はこれに限定されるものではなく、たとえば、放熱対象物は、放熱空間３００内の撮像装置を回転させるための駆動手段などをさらに含むことができる。空気導入部１００を介して導入された空気は、放熱空間３００に流入することができ、放熱対象物と熱交換を行う。次に、放熱対象物と熱交換した空気は、取り込み部５００に流入することができ、取り込み部５００によって取り込まれる。

取り込み部５００は、放熱空間３００および空気排出部７００と連通することができる。取り込み部５００は、放熱空間３００から取り込み部５００に流れる空気を取り込むことができ、取り込まれた空気が空気排出部に流入するようにすることができる。すなわち、取り込み部５００は、空気が第１の方向に放熱空間３００から空気排出部７００に流れることを可能にすることができ、空気が第２の方向に空気排出部７００から放熱空間３００に第１の方向とは反対に流れることを防止することができる。この目的のために、取り込み部５００は、複数の取り込みガイド部材５１０を含むことができる。

取り込み部５００は、放熱空間３００に隣接して配置することができ、たとえば、取り込み部５００は放熱空間３００の周囲に配置される。取り込み部５００の複数の取り込みガイド部材５１０は、放熱空間３００を囲むことができる。したがって、放熱対象物が放熱空間３００内で回転すると、放熱空間３００内の空気は、遠心力によって放熱空間３００から放熱空間３００の周囲に配置された取り込み部５００に流れることができるので、取り込みガイド部材５１０にガイドされて一方向（すなわち第１の方向）に空気排出部７００に流入する。

次に、取り込みガイド部材について、図７および図８を参照して詳細に説明する。図７は、例示的な一実施形態による放熱システムの取り込みガイド部材を示す斜視図である。図８は、図７の部分Ａを示す拡大図である。図７に示すように、複数の取り込みガイド部材５１０は、板状の形状を有することができるので、空気が一方向（すなわち第１の方向）に流れることを可能にするＬＡＶＡＬ管が、隣接する２つの取り込みガイド部材５１０の間に形成され得る。このように、図８の矢印で示すように、空気が取り込み部５００から空気排出部７００へ流れることができる。

例示的な一実施形態では、空気導入部１００内の空気が、放熱空間３００の周囲に配置されて放熱空間３００と連通する取り込み部５００に流入しないで、放熱空間３００に流入することを可能にするために、放熱システムは、第１の遮断部材２００を含むことができる。

図９は、例示的な一実施形態による放熱システムの第１の遮断部材を示す斜視図である。図１０は、例示的な一実施形態による空気導入部、放熱空間、取り込み部、および第１の遮断部材が互いに組み立てられた状態を示す斜視図である。図９および図１０に示すように、第１の遮断部材２００は、空気導入部１００と、放熱空間３００および取り込み部５００と、の間に設けることができ、そのようにして、空気が放熱空間３００に流入することを可能にし、かつ空気が取り込み部５００に流入することを防止することができる。さらに、取り込み部５００の取り込みガイド部材５１０は、第１の遮断部材２００に固定することができる。

空気排出部７００は、取り込み部５００と連通することができ、それによって取り込み部５００から流れる空気を外部に排出することができる。たとえば、空気排出部７００は、放熱システムの上部に配置された空気出口７１０を含むことができる。しかし、例示的な実施形態はこれに限定されるものではなく、たとえば、空気出口７１０は、必要に応じて異なる位置に設けてもよいし、複数の空気出口７１０を設けてもよい。

例示的な一実施形態では、放熱システムは、さらに、第２の遮断部材６００を含むことができる。図１１は、例示的な一実施形態による放熱システムの第２の遮断部材を示す斜視図である。図１２は、例示的な一実施形態による放熱システムの取り込みガイド部材、第２の遮断部材、および空気排出部が互いに組み立てられた状態を示す斜視図である。図１１および図１２に示すように、第２の遮断部材６００は、空気排出部７００と、放熱空間３００および取り込み部５００と、の間に配置することができる。第２の遮断部材６００は、取り込み部５００に対応する開口領域６１０と、放熱空間３００に対応する遮断領域６３０と、を含むことができる。さらに、第２の遮断部材６００は、遮断領域６３０内に配置され、放熱空間３００内に放熱対象物を支持するように構成された支持体６５０を含むことができる。本明細書では、に、開口領域６１０は、図１１に示すようなパターンを有する複数の開口を含むことができる。しかし、例示的な実施形態はこれに限定されるものではなく、複数の開口のパターンは、必要に応じて様々な形状、たとえば、短冊状の形状を有するように設計されてもよい。

図１３は、例示的な一実施形態による放熱システムの空気流と、既存の放熱システムの空気流と、のシミュレーション結果を示す図である。図１３の（ａ）に示すように、例示的な実施形態による放熱システムでは、空気が空気入口から空気導入部を介して放熱空間に入り、放熱空間内の放熱対象物と熱交換を行った後、取り込み部に流入して取り込み部によって取り込まれて、それによって一方向に空気排出部に流入し、最終的に外部に排出される。換言すれば、例示的な実施形態による放熱システムでは、空気の逆流が発生しないようにすることができる。図１３の（ｂ）に示すように、既存の放熱システムでは、空気の逆流が発生する。たとえば、放熱対象物と熱交換した後の空気の一部は、空気入口に逆流する。２つのシミュレーション結果の比較からも分かるように、例示的な実施形態による放熱システム内の空気流の経路は、既存の放熱システム内の空気流の経路に比べて短くなり得る。したがって、既存の放熱システムと比較して、例示的な実施形態による放熱システムは、より高い放熱効率を有することができる。

図１４は、例示的な一実施形態による放熱システムの経時的な温度変化と、既存の放熱システムの経時的な温度変化と、を示す曲線図であり、種々の曲線は、例示的な実施形態による放熱システムのモニタリング点ｄａｓ１、ｄａｓ２、ｄａｓ３、ｄａｓ４、ｄａｓ５、およびチューブアウトで測定された経時的な温度変化と、既存の放熱システムのモニタリング点ｄａｓ１、ｄａｓ２、ｄａｓ３、ｄａｓ４、ｄａｓ５、およびチューブアウトで測定された経時的な温度変化と、をそれぞれ示す。図１４では、横軸は時間ステップを表し、すなわち、シミュレーション演算の短い時間単位（０次元）を表す。例示的な実施形態による放熱システムの経時的な温度変化の曲線図を示す図１４（ａ）と、既存の放熱システムによる経時的な温度変化の曲線図を示す図１４（ｂ）と、の比較により、同じ動作条件の下で、例示的な実施形態による放熱システムの温度は、既存の放熱システムによる温度よりも約５℃低くなり得ることが分かる。

図１５は、例示的な一実施形態による撮像機器を示す概略図である。図１５に示すように、撮像機器は、ガントリ１と、ガントリ１内に配置され収容された撮像装置３と、を含むことができる。ガントリ１は、上記の例示的な実施形態を参照して説明した放熱システムを含むことができる。この場合、撮像装置３は、空気導入部から流入する空気と熱交換するように、放熱対象物として放熱システムの放熱空間に設けられ収容され得る。

さらに、撮像装置は、撮像装置３を駆動して撮像装置３を放熱空間内で回転させる駆動装置（図示せず）をさらに含むことができる。このように、撮像装置３は、回転する間に目標対象物の画像を取得するために目標対象物をスキャンすることができる。

例示的な一実施形態によれば、撮像機器はＣＴ装置であってもよい。例示的な実施形態では、撮像装置３は、Ｘ線を生成して、生成したＸ線を目標対象物に放射するＸ線発生器と、目標対象物を通過するＸ線を受け取り、受け取ったＸ線を電気信号に変換するＸ線検出器と、を含むことができる。さらに、図示していないが、撮像機器は、Ｘ線検出器により生成された電気信号を受け取り、受け取った電気信号を処理して画像を生成するプロセッサ、および生成した画像を表示するディスプレイなどをさらに含むことができる。

例示的な一実施形態によれば、放熱システム内で空気の逆流が発生しないようにすることができ、かつ／あるいは、空気流の経路が比較的短くなるので、放熱システムの放熱空間に配置された、撮像機器の撮像装置などの要素に対して、より効率的な放熱を行うことができる。さらに、例示的な実施形態による撮像機器およびその放熱システムは、空気力学および熱伝導の原理に準拠しつつ、簡素な構造を有するので、従来の撮像装置に基づくアップグレードおよび改良を容易にし、それによってコストを節約することができる。

以上、いくつかの例示的な実施形態について説明してきた。しかし、様々な変形を行うことができることを理解されたい。たとえば、説明した技術は、異なる順序で実施された場合には、かつ／あるいは、説明したシステム、フレームワーク、装置、もしくは回路の構成要素が異なる方法で組み合わされ、および／または他の構成要素もしくは他の均等物で置き換えられ、もしくは補足された場合には、適切な結果が実現され得る。これに対応して、他の実施形態も特許請求の範囲の保護範囲内に含まれる。

１ ガントリ
３ 撮像装置
１０ 空気導入部
１１ 空気入口
３０ 放熱空間
５０ 取り込み部
７０ 空気排出部
７１ 空気出口
７３ ファン
１００ 空気導入部
１１０ 空気入口
２００ 第１の遮断部材
３００ 放熱空間
５００ 取り込み部
５１０ 取り込みガイド部材
６００ 第２の遮断部材
６１０ 開口領域
６３０ 遮断領域
６５０ 支持体
７００ 空気排出部
７１０ 空気出口

Claims (13)

1. 空気導入部（１０、１００）、取り込み部（５０，５００）、および空気排出部（７０、７００）を含む放熱システムであって、
   前記空気導入部（１０、１００）は、外部から空気を導入し、放熱空間（３０、３００）と連通するように構成され、前記導入された空気は、前記放熱空間（３０、３００）に流入し、前記放熱空間（３０、３００）に収容された放熱対象物と熱交換を行い、
   前記取り込み部（５０，５００）は、前記放熱空間（３０、３００）および前記空気排出部（７０、７００）と連通し、前記放熱空間（３０、３００）から前記取り込み部（５０，５００）に流れる空気を取り込み、前記取り込まれた空気が前記空気排出部（７０、７００）に流入することを可能にするように構成され、
   前記空気排出部（７０、７００）は、前記取り込み部（５０，５００）から流入する前記空気を前記外部へ排出するように構成される、放熱システム。
2. 請求項１に記載の放熱システムであって、前記空気導入部（１０、１００）は、前記放熱システムの底部に配置された空気入口（１１、１１０）を含む、放熱システム。
3. 請求項１に記載の放熱システムであって、前記放熱システムは、
   前記空気導入部（１０、１００）と、前記放熱空間（３０、３００）および前記取り込み部（５０，５００）と、の間に配置され、前記空気導入部（１０、１００）から導入された前記空気が前記取り込み部（５０，５００）に流入するのを遮断するように構成された第１の遮断部材（２００）をさらに含む放熱システム。
4. 請求項１に記載の放熱システムであって、前記取り込み部（５０，５００）は、複数の取り込みガイド部材（５１０）を含み、前記複数の取り込みガイド部材（５１０）は、前記取り込み部（５０，５００）内の空気が第１の方向に前記放熱空間（３０、３００）から前記空気排出部（７０、７００）に流れることを可能にし、かつ、前記取り込み部（５０，５００）内の前記空気が第２の方向に前記空気排出部（７０、７００）から前記放熱空間（３０、３００）に前記第１の方向とは反対に流れることを防止するように構成される、放熱システム。
5. 請求項４に記載の放熱システムであって、前記複数の取り込みガイド部材（５１０）は、板状の形状を有するように構成され、空気が前記第１の方向に流れることを可能にするＬＡＶＡＬ管が隣接する２つの取り込みガイド部材（５１０）の間に形成される、放熱システム。
6. 請求項５に記載の放熱システムであって、前記複数の取り込みガイド部材（５１０）は、前記放熱空間（３０、３００）の周囲に配置される、放熱システム。
7. 請求項１に記載の放熱システムであって、前記放熱システムは、
   前記空気排出部（７０、７００）と、前記放熱空間（３０、３００）および前記取り込み部（５０，５００）と、の間に配置され、前記放熱空間（３０、３００）内の前記空気が前記空気排出部（７０、７００）に流入するのを遮断するように構成された第２の遮断部材（６００）をさらに含む放熱システム。
8. 請求項７に記載の放熱システムであって、前記第２の遮断部材は、前記取り込み部（５０，５００）に対応する開口領域（６１０）と、前記放熱空間（３０、３００）に対応する遮断領域（６３０）と、前記遮断領域（６３０）内に配置され、前記放熱空間（３０、３００）内の前記放熱対象物を支持するように構成された支持体（６５０）と、を含む、放熱システム。
9. 請求項８に記載の放熱システムであって、前記空気排出部（７０、７００）は、前記放熱システムの上部に配置された空気出口（７１、７１０）を含む、放熱システム。
10. 請求項１に記載の放熱システムであって、前記放熱システムは、第１のファン（７３）および第２のファン（７３）の少なくとも一方をさらに含み、前記第１のファン（７３）は、前記外部から前記空気導入部（１０、１００）に空気を吹き込むために前記空気導入部（１０、１００）に配置され、前記第２のファンは、前記空気排出部（７０、７００）内の空気を前記外部に吹き出すために前記空気排出部（７０、７００）に配置される、放熱システム。
11. 撮像機器であって、
    請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の放熱システムを含むように構成されたガントリ（１）と、
    空気導入部（１０、１００）から流入する空気と熱交換するように、放熱対象物として前記放熱システムの放熱空間（３０、３００）に配置され、収容された撮像装置（３）と、を含む、撮像機器。
12. 請求項１１に記載の撮像機器であって、前記撮像装置（３）は、回転する間に目標対象物の画像を取得するために前記目標対象物をスキャンするように構成される、撮像機器。
13. 請求項１１に記載の撮像機器であって、前記撮像装置（３）は、
    Ｘ線を生成し、前記生成されたＸ線を前記目標対象物に放射するように構成されたＸ線発生器と、
    前記目標対象物を通過するＸ線を受け取り、前記受け取ったＸ線を電気信号に変換するように構成されたＸ線検出器と、を含む、撮像装置。