CN100457044C

CN100457044C - Ct设备的风冷散热方法及装置

Info

Publication number: CN100457044C
Application number: CNB2006100761563A
Authority: CN
Inventors: 赵文江
Original assignee: Siemens Shanghai Medical Equipment Ltd
Current assignee: Siemens Shanghai Medical Equipment Ltd
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2026-04-28
Also published as: CN101061955A

Abstract

本发明提出一种CT设备的风冷散热方法及装置，用来使冷空气从进气口进入机架内部，并且与机架内部的发热部件经过热交换后通过排气口排放到机架外部，该方法将机架分隔成相互独立的第一部分和第二部分，使所述的发热部件位于该第一部分中；使冷空气从该进气口进入该第一部分，并与所述的发热部件进行热交换；将经过热交换的空气排放到该第二部分；以及将该第二部分内的空气通过排气口排放到机架外部。本发明有效地优化了风冷散热的冷却路径；解决了散热过程中热空气回流的问题；并采用隔音和吸音部件降低了散热过程中产生的噪音。

Description

CT设备的风冷散热方法及装置

技术领域

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

背景技术

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

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

目前业界普遍采用的CT设备的降温散热方式包括风冷散热***和水冷散热***。其中，风冷散热***因其安装简易，性能可靠，易维护和成本低等优点，仍为绝大多数设备所采用。请参阅图1，一CT设备包括机架100，以及在该机架100内旋转进行扫描检查的转盘200，其中，该机架100中设置机架孔110，该转盘200环绕该机架孔110旋转。病人躺在设置在该机架100前方的病床300上，并进入该机架孔110内接受扫描检查。在所述的现有风冷散热***中，是在该机架100外壳设置进气口和排气口，并在安装在该机架100内、该转盘200上的主要发热部件上设置散热风扇来进行散热。然而，上述的风冷散热***由于没有有效的冷却路径，使得从进气口进入的冷空气无法有效地冷却所述的发热部件；而且，经过热交换的热空气容易反复地在该机架100内循环回流而无法有效地排放到该机架100外部。

另外，上述的风冷散热***为提高其散热效果，通常采取提高其风扇转速或者增加风扇数量的方法。然而，随着所述的风扇转速的提高或者数量的增加，其内的噪音也迅速增加，设计不好的CT设备的噪音可达到70分贝以上而形成噪声污染，而噪音污染会对病人和医生造成心理和生理上的负面影响。

因此，如何提供一种散热效果好、噪音低的风冷散热方法及装置已经成为CT设备设计制造中的一个难题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种散热效果好、噪音低的CT设备的风冷散热方法及设备，其具有优化的冷却路径，使得冷空气有效地冷却CT设备内的主要发热部件并避免热空气的回流；另外，其内的吸音和隔音设计也有效地降低了CT设备内的噪音。

为实现上述目的，本发明提出一种CT设备的风冷散热方法，用来使冷空气从进气口进入机架内部，并且与机架内部的发热部件经过热交换后通过排气口排放到机架外部，包括以下步骤：将机架分隔成相互独立的第一部分和第二部分，使所述的发热部件位于该第一部分中；使冷空气从进气口进入该第一部分，并与所述的发热部件进行热交换；将经过热交换的空气排放到该第二部分；以及将该第二部分内的空气通过排气口排放到机架外部。

进一步地，还可以将所述的第一部分分隔成相互连通的前部和后部，使所述的发热部件位于该前部中。冷空气首先从机架外部进入该第一部分的后部中，再从该后部进入到该前部中，并且与位于该前部的所述的发热部件进行热交换。

相应地，本发明提出一种CT设备的风冷散热装置，该CT设备包括一机架，机架内部设有发热部件，并且该机架上开设进气口和排气口，其中，在该机架内部设置第一隔板，该第一隔板将机架内部分隔成相互独立的第一部分和第二部分，所述的发热部件位于该第一部分中，其中，该第一部分与该进气口相通，该第二部分与该排气口相通；冷空气从该进气口进入该第一部分，并且与所述的发热部件经过热交换后被排放到该第二部分，然后通过该排气口被排放到机架外部。

其中，在该第一部分中设置第二隔板，该第二隔板贯穿该第一部分，从而将该第一部分分隔成前部和后部，所述的发热部件位于该前部中，所述的进气口开设在该后部；或者在该机架中设置第二隔板，该第二隔板贯穿该第一部分和第二部分，并且将该第一部分分隔成前部和后部，所述的发热部件位于该前部中，所述的进气口开设在该后部。

该机架中设置机架孔，该CT设备还包括转盘，该转盘环绕该机架孔旋转。所述的第一隔板设置在该转盘的外圆周，该第一隔板与该机架孔之间形成该第一部分，该第一隔板与该机架之间形成该第二部分。该第二隔板与机架孔之间具有缝隙，冷空气从该进气口首先进入该后部，然后沿着所述的缝隙进入该前部中。

该转盘上设置至少一风扇单元，用来将该第一部分内经过热交换的空气排放到所述的第二部分。所述的排气口中设置至少一风扇单元，用来将该第二部分内的空气通过该排气口排放到机架外部。

所述的进气口靠近机架后部的一侧设置百叶窗，进气口远离机架后部的一侧设置过滤单元。所述的机架内部还设置消音棉用来吸收噪音。

在本发明中，通过所述的第一隔板和第二隔板形成的冷却路径使得冷空气从CT设备外部进入该第一部分，与该第一部分内的发热部件经过热交换之后被排放到该第二部分，然后再从该第二部分被排放到CT设备外部。其中，由于该第一隔板的作用，解决了被排放到该第二部分的、经过热交换的空气的回流问题，提高了散热的效率；由于该第二隔板的作用，优化了冷空气进入该第一部分的路径，从而得以被充分利用来冷却所述的发热部件。同时，由于在所述的进风口以及机架设置了隔音和吸音部件，有效地降低了散热过程中产生的噪音。

附图说明

图1是CT设备的结构示意图；

图2是本发明CT设备的风冷散热方法的流程图；

图3是本发明CT设备的风冷散热装置的侧面示意图；

图4是图3所示的风冷散热装置的进一步实施例的侧面示意图；

图5是本发明CT设备的风冷散热装置的正面示意图；以及

图6是本发明CT设备的风冷散热装置的进气口的结构示意图。

具体实施方式

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

请参阅图3，一典型的CT设备包括机架100，以及在该机架100内旋转进行扫描检查的转盘200，其中，该机架100中设置机架孔110，该转盘200环绕该机架孔110旋转。病人躺在设置在该机架100前方的病床上，并进入该机架孔110内接受扫描检查。

下面结合附图对本发明CT设备的风冷散热方法及装置进行详细的描述。

请参阅图2，在本发明CT设备的风冷散热方法的步骤S100中，首先将一CT设备的机架分隔成相互独立的第一部分和第二部分。

在现有的CT设备的风冷散热***中，一个突出的缺陷是：冷空气的进入、热交换以及热空气的排放都是在机架内的同一空间内进行，从而导致了冷空气不能有效地冷却发热部件，以及经过热交换后的热空气由于不能及时排放到机架外部而回流、进而再次被用于热交换的问题。其中，以经过热交换的热空气回流而再次被用于热交换的情况对风冷散热***的散热效率影响最大。

请同时参阅图3，为了防止所述的经过热交换的热空气回流而再次被用于热交换的情况，在本发明CT设备的风冷散热装置中，在该转盘200的外圆周设置一第一隔板20，该第一隔板20将该机架100的内部空间分隔为相互独立的第一部分A和第二部分B。其中，该第一隔板20与该机架孔110之间形成该第一部分A；该第一隔板20与机架100的外壳之间形成该第二部分B。所述CT设备的主要发热部件210，如球管、高压发生器、检测器等，设置在该转盘200上并随着该转盘转动，即CT设备的主要发热部件是设置在该第一部分A中。

请参阅图2，在本发明CT设备的风冷散热方法的步骤S101中，使冷空气从进气口进入该第一部分，并与其内的发热部件进行热交换。

请同时参阅图3，本发明CT设备的风冷散热装置中，该第一部分A与设置在该机架100的外壳的进气口120相通，其中该进气口120优选地设置在该机架100后部下方。冷空气从该进气口120进入该第一部分A并与所述的CT设备的主要发热部件210进行热交换(即进行冷却)。

然而，在如图3所示的结构中，该第一部分A存在两个不足之处：一是在CT设备中为了使定位操作更方便，通常将转盘200以及所述的主要发热部件210(球管、高压发生器、检测器等)设置在靠近机架100的前部，故所述的主要发热部件210与机架100的后部之间具有较大的空间，在该空间内有可能形成局部的经过热交换的空气回流的情况；二是从该机架100外部进入该第一部分A的冷空气有一部分只流过所述的主要发热部件210的侧壁而没有被充分地利用，即出现如前所述的冷空气不能有效地冷却发热部件的问题。

请进一步参阅图4，为解决上述问题，本发明CT设备的风冷散热装置进一步设置一第二隔板10，该第二隔板10沿上下方向贯穿该第一部分A，从而将其分隔为相互连通的前部A1和后部A2，该转盘200以及所述的主要发热部件210位于该前部A1中，其中，该第二隔板10优选地同时贯穿该第一部分A和第二部分B。该第二隔板10与该机架100的机架孔110之间具有缝隙；所述的进气口120设置在该后部A2的下部。通过设置该第二隔板10，使得该机架100外部的冷空气从该进气口120首先进入该后部B，然后沿着该第二隔板10与该机架孔110之间的缝隙进入所述的前部A1中。由于该第二隔板10的存在，使得经过所述的缝隙进入该前部A1的冷空气得以被充分利用，自下而上地冷却所述的主要发热部件210；同时该第二隔板10与所述的主要发热部件210之间的空间较小，发生经过热交换之后的空气回流的可能性较低。

请参阅图2，在本发明CT设备的风冷散热方法的步骤S102中，将经过热交换的空气排放到该第二部分。

请同时参阅图4和图5，本发明CT设备的风冷散热装置在该转盘200上，优选是在所述的发热部件210上设置至少一个风扇单元220，优选是设置复数个所述风扇单元220，用来将该第一部分A内的、经过热交换的空气排放到所述的第二部分B。由于该第一隔板20的存在，使得所述的排放出去的、经过热交换的空气无法从该第二部分B回流到该第一部分A。

请参阅图2，在本发明CT设备的风冷散热方法的步骤S103中，将该第二部分B内的空气排放到机架外部。

请同时参阅图4和图5，本发明CT设备的风冷散热装置在该机架100设置一与该第二部分B相通的排气口130，用来将所述的经过热交换的空气从该机架100的顶部排放到CT设备外。该排气口130优选地设置在该机架100顶部靠后的位置。为增加所述的空气排放的效率，该排气口内设置至少一个，优选为复数个风扇单元140，以加速空气的循环流通。

请特别参阅图5，由于在CT设备扫描检查过程中，该转盘200沿垂直于纸面、绕R方向连续高速旋转，从而带动所述的从该第一部分A排放出来的、经过热交换的空气在该第二部分B内快速循环流通，并将其通过排气口130排放到CT设备外部。

图3至图5中虚线所示的发热部件210以及风扇单元220显示了当所述的发热部件210以及风扇单元220随着该转盘200旋转到所述位置时的情况。

在本发明中，通过所述的第一隔板和第二隔板形成的冷却路径使得冷空气从CT设备后部的下方被吸入，经过热交换之后从该CT设备的顶部靠后部排出，然后被房间顶部的排气***排到房间外部。因此位于CT设备前方的医生和病人在扫描过程中不会感觉到气流的扰动，这提高了所述CT设备的操作的友好性。

请参阅图6，本发明CT设备的风冷散热装置进一步在该第一部分A的后部A2的进气口120中设置百叶窗121和过滤单元122来进行降噪和防尘。所述的百叶窗121设置在该进气口120外侧，即靠近机架100的后部的一侧，其采用大深度窗格，所述窗格设计为弧线形并避免锐角和毛边，并且交错布置；从而达到延长进气通道、降低进气时的噪音，以及将噪音隔挡在CT设备内部的作用。该过滤单元122可采用过滤棉，其装在一支撑网123上并设置在该进气口120的内侧，即远离机架100的后部的一侧。冷空气从该百叶窗121进入后，需经过该过滤棉的过滤，从而达到防尘的作用。所述的过滤棉的种类可以根据所述CT设备的气流通过量以及允许通过的灰尘颗粒大小来确定。CT设备内部的噪音N在该过滤单元122及其支撑网123处部分被反射回去，部分被该过滤单元122吸收，只有少部分穿过该过滤单元122及其支撑网123。该少部分噪音再经过该百叶窗121的窗格的阻挡，只有非常少的部分能够传到CT设备外部。

为了消除CT设备内部的噪音，机架100的内部结构尽量采用圆角过渡，并且在角落或者凹处设置波浪面的厚的消音棉，从而缓冲和吸收气流在循环流通过程中的冲击能量。

所述的风扇单元220、140较佳应当采用直流离心三维叶片式风扇，这种风扇单元具有低电压、低噪音、高转速、大流量、体积小以及转速可调的优点。并且可采用复数个风扇单元并排设置的方式有效地增加排气量。

Claims

1.一种CT设备的风冷散热方法，用来使冷空气从进气口进入机架内部，并且与机架内部的发热部件经过热交换后通过排气口排放到机架外部，其特征在于包括以下步骤：

a)将机架分隔成相互独立的第一部分和第二部分，使所述的发热部件位于该第一部分中；

b)使冷空气从该进气口进入该第一部分，并与所述的发热部件进行热交换；

c)将经过热交换的空气排放到该第二部分；以及

d)将该第二部分内的空气通过排气口排放到机架外部。

2.根据权利要求1的CT设备的风冷散热方法，其特征在于：在步骤a)和步骤b)之间进一步包括步骤：

a1)将所述的第一部分分隔成相互连通的前部和后部，使所述的发热部件位于该前部中。

3.根据权利要求2的CT设备的风冷散热方法，其特征在于：在步骤b)中，冷空气首先从机架外部进入该第一部分的后部中，再从该后部进入到该前部中，并且与位于该前部的所述的发热部件进行热交换。

4.一种CT设备的风冷散热装置，该CT设备包括一机架，机架内部设有发热部件，并且该机架上开设进气口和排气口，其特征在于：在该机架内部设置第一隔板，该第一隔板将机架内部分隔成相互独立的第一部分和第二部分，所述的发热部件位于该第一部分中，其中，该第一部分与该进气口相通，该第二部分与该排气口相通；冷空气从该进气口进入该第一部分，并且与所述的发热部件经过热交换后被排放到该第二部分，然后通过该排气口被排放到机架外部。

5.根据权利要求4的CT设备的风冷散热装置，其特征在于：在该第一部分中设置第二隔板，该第二隔板贯穿该第一部分，从而将该第一部分分隔成前部和后部，所述的发热部件位于该前部中，所述的进气口开设在该后部。

6.根据权利要求4的CT设备的风冷散热装置，其特征在于：在该机架中设置第二隔板，该第二隔板贯穿该第一部分和第二部分，并且将该第一部分分隔成前部和后部，所述的发热部件位于该前部中，所述的进气口开设在该后部。

7.根据权利要求5-6中任意一项的CT设备的风冷散热装置，其特征在于：该机架中设置机架孔，该CT设备还包括转盘，该转盘环绕该机架孔旋转。

8.根据权利要求7的CT设备的风冷散热装置，其特征在于：所述的第一隔板设置在该转盘的外圆周，该第一隔板与该机架孔之间形成该第一部分，该第一隔板与该机架之间形成该第二部分。

9.根据权利要求7的CT设备的风冷散热装置，其特征在于：该第二隔板与机架孔之间具有缝隙，冷空气从该进气口首先进入该后部，然后沿着所述的缝隙进入该前部中。

10.根据权利要求7的CT设备的风冷散热装置，其特征在于：该转盘上设置至少一风扇单元，用来将该第一部分内经过热交换的空气排放到所述的第二部分。

11.根据权利要求4的CT设备的风冷散热装置，其特征在于：所述的排气口设置在该机架的顶部。

12.根据权利要求4或11的CT设备的风冷散热装置，其特征在于：所述的排气口中设置至少一风扇单元，用来将该第二部分内的空气通过该排气口排放到机架外部。

13.根据权利要求4或11的CT设备的风冷散热装置，其特征在于：所述的进气口靠近机架后部的一侧设置百叶窗。

14.根据权利要求4或11的CT设备的风冷散热装置，其特征在于：所述的进气口远离机架后部的一侧设置过滤单元。

15.根据权利要求14的CT设备的风冷散热装置，其特征在于：所述的过滤单元是过滤棉。

16.根据权利要求14的CT设备的风冷散热装置，其特征在于：所述的过滤单元装在支撑网上。

17.根据权利要求4的CT设备的风冷散热装置，其特征在于：所述的机架内部设置消音棉。