JP6511062B2 - 熱伝達デバイス、x線検出装置およびx線撮像機器 - Google Patents

熱伝達デバイス、x線検出装置およびx線撮像機器 Download PDF

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Description

本発明は、X線撮像の分野に関し、より具体的には、熱伝達デバイス、X線検出装置、およびX線撮像機器に関する。
X線撮像機器は、通常、X線発生装置およびX線検出装置を備える。X線発生装置は、X線を発生させ、発生したX線を撮像されるべき対象物体(例えば、診断されるべきユーザ)に照射する。X線検出装置は、対象物体を通過するX線を受信し、受信したX線を電気信号に変換する。加えて、X線撮像機器は、X線検出装置により変換された電気信号を処理して対象物体の画像を生成する画像処理装置と、画像処理装置により生成された画像を表示するための表示装置と、をさらに備えることができる。
X線撮像機器の画像品質を確保するために、X線検出装置内のX線検出器は、例えば39℃±1.5℃の一定温度で動作させる必要がある。よって、X線発生装置は、X線検出器の温度を調節可能な熱伝達デバイスを装備する。先行技術における熱伝達デバイスは、通常、X線検出器を加熱するための抵抗式ヒータと、X線検出器を冷却するためのラジエータと、ラジエータに空気を供給するためのファンと、を備える。しかし、このような熱伝達デバイスは、周辺環境の温度条件により影響されやすい。例えば、現在の熱伝達デバイスは、周辺温度が比較的低いときにX線検出器を効果的におよび/または急速に加熱できず、周辺温度が比較的高いときにX線検出器を効果的におよび/または急速に冷却できない。したがって、このような熱伝達デバイスを装備したX線検出装置は、例えば34℃以下など、動作環境に関して制限される。
米国特許出願公開第2013/037251号明細書
本発明の説明例の目的は、先行技術における上記の課題および/または他の課題を克服することである。よって、本発明の説明例は、熱伝達効率を改善可能な、熱伝達デバイス、X線検出装置およびX線撮像機器を提供する。
一説明例によれば、熱伝達デバイスが提供される。熱伝達デバイスは、X線検出器と熱伝達を行うように構成された第1の熱伝達ループと、第1の熱伝達ループ内の熱伝達流体を加熱するように構成されたヒータと、X線検出器と熱伝達を行うように配置された第2の熱伝達ループと、第2の熱伝達ループ内の熱伝達流体を冷却するように構成されたラジエータと、を備える。
別の説明例によれば、X線検出装置が提供される。X線検出装置は、X線を受信し、受信した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、X線を受信するための面とは反対側にあるX線検出器の相対面に配置された、上述されたような熱伝達デバイスと、を備える。
さらなる説明例によれば、X線撮像機器が提供される。X線撮像機器は、X線を発生させ、発生したX線を撮像されるべき対象物体に照射するように構成されたX線発生装置と、対象物体を通過するX線を受信し、受信したX線を対象物体の画像を生成するための電気信号に変換するように構成された、上述されたようなX線検出装置と、を備える。
他の特徴および態様は、以下の詳細な描写、図面および特許請求の範囲によって、より一層明らかになるであろう。
以下の図面と組み合わせて本発明の説明例を描写することによって、本発明をより理解することができる。
説明例による熱伝達デバイスを示す斜視図を提供する。 説明例による熱伝達デバイスを示す正面図を提供する。 説明例による第1の熱伝達ループを示す斜視図を提供する。 説明例による第2の熱伝達ループを示す斜視図を提供する。 説明例による第1の熱伝達ループと第2の熱伝達ループとの組立状態を示す斜視図を提供する。 説明例による第1の熱伝達ループとヒータとの組立状態を示す斜視図を提供する。 説明例によるラジエータを示す斜視図を提供する。 説明例による第2の熱伝達ループとラジエータとの組立状態を示す斜視図を提供する。 説明例によるX線検出装置を示す概略図を提供する。 説明例によるX線検出装置内に含まれ互いに接続されているヒータを備える複数の熱伝達デバイスを示す斜視図を提供する 説明例によるX線撮像機器を示す概略図を提供する。
本発明の具体的な実施形態が以下に描写される。これらの実施形態を具体的に描写する過程において、簡潔な描写を行うために、実際の実施形態の全ての特徴に対する詳細な描写を本説明により行うことは不可能であることが指摘されるべきである。いずれか1つの実施形態の実際の実施過程において、例えば、いずれか1つの工学プロジェクトまたは設計プロジェクトの過程において、開発者の具体的な目的を実現し、システム関連または商業関連の制限を満たすために、通常、一実施形態から別の実施形態への移行も起きるように、各種の具体的な決定が行われることが理解されるべきである。加えて、開発過程において行われるような努力は、本発明により開示される内容に関連する当業者にとって複雑であり冗長であるかもしれないが、本発明により開示される技術内容に基づく設計、製造または生産の変更は、通常の技術的手段にすぎず、本発明の内容が十分に開示されていないと解釈されるべきではないことも理解されるべきである。
特に定義されない限り、特許請求の範囲および説明に使用される技術用語または科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者により理解されるような一般的な意味を有するべきである。本発明特許出願の説明および特許請求の範囲に使用される「第1の」、「第2の」のような語は、いかなる順序、数量または重要度も示しておらず、異なる構成部品を区別するためにのみ使用されている。「1つの(one)」および「1つの(a(an))」のような語は、数量の限定を示しておらず、少なくとも1つが存在することのみを表している。「含む(including)」または「備える(comprising)」のような用語は、「含む」または「備える」という用語の前に現れる要素または対象が、「含む」または「備える」という用語の後に列挙される、要素または対象および等価要素をカバーし、他の要素または対象を除外しないことを意味する。「接続(connection)」または「連結(link)」のような語は、物理的または機械的な接続に限定されず、直接または間接的な接続のいずれにも限定されない。
図1は、説明例による熱伝達デバイスを示す斜視図を提供し、図2は、説明例による熱伝達デバイスを示す正面図を提供する。図1および図2に示されるように、熱伝達デバイス100は、第1の熱伝達ループ110、第2の熱伝達ループ130(図4を参照)、ヒータ150およびラジエータ170を備えることができる。
図3は、説明例による第1の熱伝達ループを示す斜視図を提供する。図3に示されるように、第1の熱伝達ループ110は、第1の通路111、第2の通路113、および第1の通路111と第2の通路113と接続される第3の通路115を備えることができる。よって、熱伝達流体は、第1の熱伝達ループ110内を循環するように、第1の通路111、第2の通路113および第3の通路115を通って流れることができる。ここで、熱伝達流体は、水、有機溶媒および液体状態の金属合金などとすることができる。液体状態の金属合金は、水よりも低い粘性係数および水よりも高い熱伝導率を有することができる。例えば、液体状態の金属合金は、ナトリウム、カリウムおよび/またはNaK合金などの他の金属を含有する、室温で液体状態の金属合金とすることができる。
X線検出器に隣接して第1の通路111を配置することができる。図9に示されるように、ヒータ150に隣接して第2の通路113を配置することができる。よって、熱伝達流体は、ヒータ150により加熱されるように、第2の通路113を通って流れるときにヒータ150と熱伝達を行うことができる。そして、ヒータ150により加熱された熱伝達流体は、X線検出器と熱伝達を行い、それによりX線検出器を加熱するように、第3の通路115を通って第1の通路111に流れることができる。よって、第1の熱伝達ループ110内の熱伝達流体の循環によって、X線検出器の温度を増加させるようにX線検出器を加熱することができる。加えて、熱伝達流体とX線検出器の間の熱伝達効率を改善するために、複数の副通路を備えるように第1の通路111を設定することができる。
図4は、説明例による第2の熱伝達ループを示す斜視図を提供する。図4に示されるように、第2の熱伝達ループ130は、第4の通路131、第5の通路133、および第4の通路131と第5の通路133とを接続する第6の通路135を備えることができる。よって、熱伝達流体は、第2の熱伝達ループ130内を循環するように、第4の通路131、第5の通路133および第6の通路135を通って流れることができる。第2の熱伝達ループ130内の熱伝達流体は、第1の熱伝達ループ110内の熱伝達流体と異なることも同一であることもでき、例えば、第1の熱伝達ループ110および第2の熱伝達ループ130は、液体状態の金属合金を含むことができる。
図9に示されるように、X線検出器に隣接して第4の通路131を配置することができ、複数のラジエータフィンを備えるラジエータ170の第2の部分173に隣接して第5の通路133を配置することができる。よって、熱伝達流体は、ラジエータ170の第2の部分173により冷却されるように、第5の通路133を通って流れるときにラジエータ170の第2の部分173と熱伝達を行うことができる。そして、第2の部分173により冷却された熱伝達流体は、X線検出器と熱伝達を行い、それによりX線検出器を冷却するように、第6の通路135を通って第4の通路131に流れることができる。よって、第2の熱伝達ループ130内の熱伝達流体の循環によって、X線検出器の温度を減少させるようにX線検出器を冷却することができる。加えて、熱伝達流体とX線検出器の間の熱伝達効率を改善するために、複数の副通路を備えるように第4の通路131を設定することができる。
図5は、説明例による第1の熱伝達ループと第2の熱伝達ループとの組立状態を示す斜視図を提供する。図5に示されるように、X線検出器と第1の熱伝達ループ110の第1の通路111との間に第2の熱伝達ループ130の第4の通路131を配置することができる。よって、第1の熱伝達ループ110とX線検出器との間の熱伝達効率を改善することができる。しかし、説明例は排他的なものではなく、他の説明例においては、X線検出器と第2の熱伝達ループ130の第4の通路131との間に第1の熱伝達ループ110の第1の通路111を配置することができる。
図6は、説明例による第1の熱伝達ループとヒータとの組立状態を示す斜視図を提供する。図6に示されるように、第1の熱伝達ループ110の両側にそれぞれヒータ150を配置することができる。ヒータ150は、加熱媒体で満たされた熱伝達空間を備えることができる。ここで、加熱媒体を予め加熱し、ヒータ150の熱伝達空間内に注入することができる。加熱媒体は、工業用油または他の有機溶媒などのような液体とすることができる。例えば、加熱媒体は、工業用のひまし油とすることができる。第1の熱伝達ループ110の第2の通路113は、ヒータ150の熱伝達空間に進入することができる。よって、熱伝達流体は、第2の通路113を通って流れるときに加熱媒体と熱伝達を行うことができる。
図7は、説明例によるラジエータを示す斜視図を提供し、図8は、説明例による第2の熱伝達ループとラジエータとの組立状態を示す斜視図を提供する。図7および図8に示されるように、ラジエータ170は、X線検出器と接触している第1の部分171と、第1の部分から延び複数のラジエータフィンを備える第2の部分173と、を備えることができる。第2の熱伝達ループ130の第4の通路131を、X線検出器に隣接するようにラジエータ170の第1の部分171に配置することができる。加えて、第2の熱伝達ループ130の第5の通路133をラジエータの第2の部分173に配置することができる。さらに、第1の熱伝達ループ110の第1の通路111も、X線検出器に隣接するようにラジエータ170の第1の部分171に配置することができる。
熱伝達デバイス100は、図2に示されるように、ファン190をさらに備えることができる。ラジエータ170に隣接し、ラジエータに空気を供給し、それによりラジエータ170の放射効率を増加させるように、ファン190を配置することができる。例えば、ファン190は、ラジエータ170の放射効率をさらに改善するように、ラジエータフィンを有する第2の部分173に空気を供給することができる。加えて、図2に示されるように、熱伝達デバイス100は、電磁ポンプV1およびV2をさらに備えることができる。電磁ポンプV1およびV2は、第1の熱伝達ループ110内および第2の熱伝達ループ130内の熱伝達流体の流量をそれぞれ制御することができる。よって、X線検出器が加熱を必要とするときに、電磁ポンプV1は、液体状態の金属合金などの熱伝達流体が第1の熱伝達ループ110内を特定の流量で循環し、それによりヒータ150およびX線検出器と熱伝達を行うことを可能にするように作動することができ、一方で、電磁ポンプV2は、第2の熱伝達ループ130内の熱伝達流体が循環し流れることを防止するように作動することができる。反対に、X線検出器が冷却を必要とするときに、電磁ポンプV2は、熱伝達流体が第2の熱伝達ループ130内を特定の流量で循環し、それによりラジエータ170およびX線検出器と熱伝達を行うことを可能にするように作動することができ、一方で、電磁ポンプV1は、第1の熱伝達ループ110内の熱伝達流体が循環し流れることを防止するように作動することができる。第1の熱伝達ループ110内および第2の熱伝達ループ130内の流体の流量に対して上記の制御を行うように、電磁ポンプV1と電磁ポンプV2を適当な位置にそれぞれ配置することができる。ある例において、第1の熱伝達ループ110の第3の通路115と、第2の熱伝達ループ130の第6の通路135とに、電磁ポンプV1と電磁ポンプV2をそれぞれ配置することができる。ここで、電磁ポンプにより作り出された磁場によって、液体状態の金属合金の流れを制御できることは周知であるので、対応する内容については詳細に記述されない。
説明例によれば、熱伝達デバイスは、第1の熱伝達ループおよび第2の熱伝達ループを備え、それにより、X線検出器に対するヒータの加熱効率およびX線検出器に対するラジエータの冷却効率を増加させることができる。加えて、第1および第2の熱伝達ループは、液体状態の金属合金を備え、それにより、熱伝達効率をさらに増加させ、X線検出器の温度分布の均一性を改善することができる。加えて、電磁ポンプを設定し、それにより熱伝達デバイスの構造を単純化することによって、以下の液体状態の金属合金を制御することができる。
図9は、説明例によるX線検出装置を示す概略図を提供する。ここで、簡潔さのために、上述されたような要素と同じまたは同様の要素の描写については省略される。
図9に示されるように、X線検出装置10は、上述したような熱伝達デバイス100、およびX線検出器200を備えることができる。X線検出器200は、X線を受信し、受信したX線を電気信号に変換することができる。X線検出器200と熱伝達を行い、それによりX線検出器200の温度を一定に保つように、X線を受信するための面とは反対のX線検出器200の相対面に熱伝達デバイス100を配置することができる。
X線検出装置10は、複数のX線検出器200を備えることができ、例えば、X線検出器の数を64、128、256などにすることができる。図10は、1つのX線検出器200が1つの熱伝達デバイス100に対応することを示しているが、説明例は排他的なものではなく、1つの熱伝達デバイス100は、上記X線検出器200の2つ以上に対応することができる。つまり、1つの熱伝達デバイス100を2つ以上のX線検出器200の相対面に配置することができる。
図10は、説明例によるX線検出装置内に含まれ互いに接続されているヒータを備える複数の熱伝達デバイスを示す斜視図を提供する。説明例において、X線検出装置10が複数の熱伝達デバイス100を備えるときに、複数の熱伝達デバイス100のヒータ150の、同じ側に位置する熱伝達空間を互いに接続することができ、図10では、参照符号150’が、そのように接続されたヒータを表している。よって、加熱媒体は、互いに接続されているヒータ150同士の間を流れることができる。よって、X線検出装置10の構造を単純化することができ、互いに接続された熱伝達空間を有する熱伝達デバイス100は、対応するX線検出器に熱を一様に提供することができる。
図11は、説明例によるX線撮像機器を示す概略図を提供する。ここで、簡潔さのために、上述されたような要素と同じまたは同様の要素の描写については省略される。
図11に示されるように、X線撮像機器は、上述したようなX線検出装置10、およびX線発生装置20を備えることができる。X線発生装置20は、X線を発生させることができ、発生したX線を撮像されるべき対象物体(例えば、診断されるべきユーザ)に照射することができる。X線検出装置10は、対象物体を通過するX線を受信することができ、受信したX線を対象物体の画像を生成するための電気信号に変換することができる。加えて、図11に示されていないが、X線撮像機器は、X線検出装置10により変換された電気信号を処理して対象物体の画像を生成する画像プロセッサと、画像プロセッサにより生成された画像を表示するためのディスプレイと、をさらに備えることができる。
説明例によれば、熱伝達デバイスは、X線検出器の温度を一定に保つように、熱伝達効率の改善を伴って、X線検出装置内のX線検出器と熱伝達を行うことができる。したがって、このような熱伝達デバイスを装備したX線検出装置およびX線撮像機器を、比較的広い周辺温度範囲を有する条件下で動作させることができる。
幾つかの説明例が上に描写されてきた。しかし、各種の修正を行い得ることを理解することができる。例えば、描写されるような技術が異なる順序で実行される場合、および/または、描写されるようなシステム、フレームワーク、デバイスもしくは電気回路内のアセンブリが異なるように組み合わされる場合、および/または追加のアセンブリもしくはそれらの等価形態により置換もしくは追加される場合、適当な結果を達成することができる。したがって、他の実施形態は、全て特許請求の範囲の保護範囲内に属する。
10 X線検出装置
20 X線発生装置
100 熱伝達デバイス
110 第1の熱伝達ループ
111 第1の通路
113 第2の通路
115 第3の通路
130 第2の熱伝達ループ
131 第4の通路
133 第5の通路
135 第6の通路
150、150’ ヒータ
170 ラジエータ
171 第1の部分
173 第2の部分
190 ファン
200 X線検出器
V1 第1の電磁ポンプ
V2 第2の電磁ポンプ

Claims (13)

  1. X線検出器(200)と熱伝達を行うことによって該X線検出器(200)を加熱するように構成された第1の熱伝達ループ(110)と、
    前記第1の熱伝達ループ(110)内の熱伝達流体を加熱するように構成されたヒータ(150)と、
    前記X線検出器(200)と熱伝達を行うことによって該X線検出器(200)を冷却するように配置された第2の熱伝達ループ(130)と、
    前記第2の熱伝達ループ(130)内の前記熱伝達流体を冷却するように構成されたラジエータ(170)と、
    を備える熱伝達デバイス(100)。
  2. 前記第1の熱伝達ループ(110)が、前記X線検出器(200)に隣接する第1の通路(111)と、前記ヒータ(150)に隣接する第2の通路(113)と、前記第1の通路(111)と前記第2の通路(113)と接続される第3の通路(115)と、を備え、前記第1の熱伝達ループ(110)内の前記熱伝達流体が、前記第1の通路(111)を通って流れるときに前記X線検出器(200)と熱伝達を行い、前記第2の通路(113)を通って流れるときに前記ヒータ(150)と熱伝達を行い、前記第2の熱伝達ループ(130)が、前記X線検出器(200)に隣接する第4の通路(131)と、前記ラジエータ(170)に隣接する第5の通路(133)と、前記第4の通路(131)と前記第5の通路(133)とを接続する第6の通路(135)と、を備え、前記第2の熱伝達ループ(130)内の前記熱伝達流体が、前記第4の通路(131)を通って流れるときに前記X線検出器(200)と熱伝達を行い、前記第5の通路(133)を通って流れるときに前記ラジエータ(170)と熱伝達を行うことを特徴とする、請求項1に記載の熱伝達デバイス(100)。
  3. 前記第2の熱伝達ループ(130)の前記第4の通路(131)が、前記X線検出器(200)と、前記第1の熱伝達ループ(110)の前記第1の通路(111)との間に配置されることを特徴とする、請求項2に記載の熱伝達デバイス(100)。
  4. 前記第1の熱伝達ループ(110)の前記第1の通路(111)と、前記第2の熱伝達ループ(130)の前記第4の通路(131)とが、複数の副通路をそれぞれ備えることを特徴とする、請求項2に記載の熱伝達デバイス(100)。
  5. 前記ヒータ(150)が、前記第1の熱伝達ループ(110)の両側に配置され、加熱媒体で満たされた熱伝達空間を備え、前記第1の熱伝達ループ(110)の前記第2の通路(113)が、前記ヒータ(150)の前記熱伝達空間内に配置され、それによって、前記熱伝達流体が、前記第2の通路(113)を通って流れるときに前記加熱媒体と熱伝達を行うようになっていることを特徴とする、請求項2に記載の熱伝達デバイス(100)。
  6. 前記ラジエータ(170)が、前記X線検出器(200)と接触している第1の部分(171)と、前記第1の部分(171)から延び複数のラジエータフィンを備える第2の部分(173)と、を備え、前記第1の熱伝達ループ(110)の前記第1の通路(111)および前記第2の熱伝達ループ(130)の前記第4の通路(131)が、前記ラジエータ(170)の前記第1の部分(171)に配置され、前記第2の熱伝達ループ(130)の前記第5の通路(133)が、前記ラジエータ(170)の前記第2の部分(173)に配置されることを特徴とする、請求項2に記載の熱伝達デバイス(100)。
  7. 前記熱伝達デバイス(100)が、前記第1の熱伝達ループ(110)内の前記熱伝達流体の流量を制御するように構成された第1の電磁ポンプ(V1)と、前記第2の熱伝達ループ(130)内の前記熱伝達流体の流量を制御するように構成された第2の電磁ポンプ(V2)と、をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の熱伝達デバイス(100)。
  8. 前記熱伝達デバイス(100)が、前記ラジエータ(170)に隣接して配置され前記ラジエータ(170)に空気を供給するファン(190)をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の熱伝達デバイス(100)。
  9. 前記熱伝達流体が液体状態の金属合金であることを特徴とする、請求項1に記載の熱伝達デバイス(100)。
  10. X線を受信し、受信した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(200)と、
    前記X線を受信するための面とは反対側にある前記X線検出器(200)の相対面に配置された、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の前記熱伝達デバイス(100)と、
    を備えるX線検出装置(10)。
  11. 前記X線検出装置(10)が、複数のX線検出器(200)と、前記複数のX線検出器(200)のうちの少なくとも1つの前記相対面にそれぞれ配置された複数の熱伝達デバイス(100)と、を備えることを特徴とする、請求項10に記載のX線検出装置(10)。
  12. 前記複数の熱伝達デバイス(100)のヒータ(150)の、同じ側に位置する熱伝達空間が、互いに接続していることを特徴とする、請求項10に記載のX線検出装置(10)。
  13. X線を発生させ、発生したX線を撮像されるべき対象物体に照射するように構成されたX線発生装置(20)と、
    前記対象物体を通過するX線を受信し、受信したX線を前記対象物体の画像を生成するための電気信号に変換するように構成された、請求項10乃至12のいずれか1項に記載の前記X線検出装置(10)と、
    を備えるX線撮像機器。
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