JP2010198744A

JP2010198744A - 外囲器回転型ｘ線管装置

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Publication number: JP2010198744A
Application number: JP2009038818A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Yoshizawa; 辰也吉澤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2029-02-23
Also published as: JP5257607B2

Abstract

【課題】小型化、軽量化が可能な外囲器回転型Ｘ線管装置を提供する。
【解決手段】管容器２と、管容器に収容された外囲器３と、外囲器内に対向配置された陰極４および陽極５と、外囲器の両外側にのびる回転軸７ａ、７ｂと、回転軸を支持する軸受け８ａ、８ｂと、回転軸を回転させる駆動装置１０と、管容器内における外囲器の外側空間に充填された絶縁ガス１７と、絶縁ガス強制循環手段１８、１９、２０とを備え、陽極における陰極と反対側の面６が管容器内に露出している。絶縁ガス強制循環手段は、陽極の露出面および管容器の内面に設けられ、外囲器の回転に伴って、管容器内において、露出面に沿って当該露出面の回転中心から動径方向外向きの第１の流れ２６と、当該露出面から離れた場所から回転軸方向に沿って当該露出面の回転中心に向かう第２の流れ２７とを含む絶縁ガスの循環流を強制的に形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、医療診断用のＸ線管装置に関し、特に外囲器回転型Ｘ線管装置に関する。

従来の外囲器回転型Ｘ線管装置として、例えば、Ｘ線照射器ハウジング（以下、管容器と称する）内に金属製真空容器（以下、外囲器と称する）が回転可能に支持され、外囲器の外側面にある陽極板（以下、陽極と称する）が冷却油等の液状冷却材によって冷却される構造の外囲器回転型Ｘ線管装置が知られている。この装置においては、この外囲器の下側に、冷却油を収容する開放貯蔵槽と、冷却油を搬送する搬送ポンプとが備えられ、この搬送ポンプによって、冷却油が開放貯蔵槽から陽極へ強制的に供給されるとともに管容器内で循環せしめられることにより、陽極が冷却される構造となっている。（例えば特許文献１参照）

特表２００３−５１５８７７号

しかしながら、この従来技術においては、冷却油中において外囲器を高速回転させるため、冷却油と外囲器の間に生じる大きな粘性抵抗によって回転するモータに負荷がかかるので、結果として、外囲器を回転させるモータの大トルク化に伴う大型化、重量化およびコストアップが問題となっていた。また、冷却油を管容器内で強制的に循環させるために、開放貯蔵槽および搬送ポンプが必要となるので、外囲器回転型Ｘ線管装置の小型化、軽量化が困難であった。
したがって、本発明の課題は、小型化、軽量化が可能な外囲器回転型Ｘ線管装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、管容器と、前記管容器に収容された外囲器と、前記外囲器内に対向配置された陰極および陽極と、前記陰極および前記陽極を結ぶ直線に沿って前記外囲器の両外側にのびる回転軸と、前記管容器に設けられて前記回転軸を支持する軸受けと、前記回転軸を回転させる駆動装置と、前記管容器内における前記外囲器の外側空間に充填された絶縁ガスとを備えた外囲器回転型Ｘ線管装置において、前記陽極における前記陰極と反対側の面が前記管容器内に露出し、前記陽極の露出面または前記管容器の内面またはそれら両方に設けられ、前記外囲器の回転に伴って、前記管容器内において、前記露出面に沿って当該露出面の回転中心から動径方向外向きの第１の流れと、当該露出面から離れた場所から前記回転軸方向に沿って当該露出面の回転中心に向かう第２の流れとを含む前記絶縁ガスの循環流を強制的に形成する絶縁ガス強制循環手段を備えたことを特徴とする外囲器回転型Ｘ線管装置を提供する。

上記構成において、好ましくは、前記絶縁ガス強制循環手段が、前記露出面に突設されて、当該露出面の回転中心から動径方向にのびる少なくとも１つ以上の羽根を有する。さらに好ましくは、前記絶縁ガス強制循環手段が、前記露出面に対向して当該露出面から所定間隔をあけて配置され、中央に前記回転軸が通される開口部を有する仕切り板と、前記管容器の内面に設けられ、前記仕切り板を支持する仕切り板支持手段とを有し、前記外囲器が回転するとき、前記第１の流れが前記仕切り板と前記露出面との間隙から出て行く一方、前記第２の流れが前記開口部から前記間隙中に進入するように構成する。

上記構成において、また好ましくは、前記管容器の外側に設けられて、前記循環流の一部を取り込んで前記管容器内に排出するバイパス流路と、前記バイパス流路の途中に設けられた前記絶縁ガス冷却装置とをさらに備えるように構成する。

本発明によれば、冷却油の代わりに粘性の小さな絶縁ガスを用いて、絶縁ガスと外囲器の間の粘性抵抗を小さくしたので、モータの大トルク化が不要となり、モータの小型化、軽量化およびコストダウンが可能になる。また、絶縁ガス強制循環手段によって、外囲器が回転する間に、管容器内において、陽極の露出面に沿ってこの露出面の回転中心から動径方向外向きの第１の流れと、この露出面から離れた場所から回転軸に沿って露出面の回転中心に向かう第２の流れを形成して、絶縁ガスを強制的に循環させるように構成したので、陽極を効率よく冷却することが可能になる。

ここで、絶縁ガス強制循環手段として、好ましくは、羽根を備えることにより、外囲器の回転力をより効率よく絶縁ガスの循環流に伝達することができ、さらに、管容器内に固定された仕切り板によって、絶縁ガスの第１の流れおよび第２の流れを整流するようにしたので、陽極をより効率よく冷却することが可能になる。

また、管容器の外側にバイパス経路および絶縁ガス冷却装置を備えて、循環流の一部をバイパス流路に取り込んで絶縁ガス冷却装置で冷却して再び管容器内に排出するように構成したので、管容器内の絶縁ガスを効率よく循環させて冷却することが可能になる。

本発明の１実施例による外囲器回転型Ｘ線管装置の概略構成を示す側断面図である。図１の矢印線Ｘ―Ｘ’に沿った断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例について説明する。

（実施例）
図１は、本発明の１実施例による外囲器回転型Ｘ線管装置の概略構成を示す側断面図であり、図２は、図１の矢印線Ｘ―Ｘ’に沿った断面図である。

図１および図２に示すように、この外囲器回転型Ｘ線管装置１は、管容器２と、この管容器２に収容された外囲器３とから構成されている。
外囲器３は、その内部に対向配置された陰極４および陽極５を有している。また、陽極５における陰極４と反対側の面６は管容器２内に露出している。外囲器３は、金属やセラミックから形成される公知のものが用いられ、外囲器３における陰極４側の面は、例えばセラミックなどの絶縁材料からなることが好ましい。陽極５は、後述する電子衝突により高温となるため、例えばタングステンやモリブデン等の高融点金属からなる。
外囲器３の両外側には、回転軸７ａ、７ｂが陰極４および陽極５を結ぶ直線に沿ってのびている。回転軸７ａ、７ｂは、管容器２内に設けられて軸受け８ａ、８ｂを軸支している。軸受け８ａ、８ｂは、管容器２内に設けられた仕切り壁９ａ、９ｂに取り付けられている。回転軸７ｂにおける管容器２から外側に突出した端部には、この回転軸７ｂを回転させるモータ（駆動装置）１０が設けられている。
ここで、仕切り壁９ａ、９ｂのそれぞれ外側の軸受け８ａ、８ｂ近傍には、フランジ１１ａ、１１ｂが設けられている。フランジ１１ａ、１１ｂの上面には、それぞれ管容器２内に一部が挿入されて固設されたソケット１２ａ、１２ｂから高電圧線１３ａ、１３ｂを介して電気接続されたストップリング１４ａ、１４ｂが固定されている。ストップリング１４ａ、１４ｂは、それぞれ回転軸７ａ、７ｂを介して、陰極４および陽極５に高電圧を印加する。フランジ１１ａ、１１ｂ、ソケット１２ａ、１２ｂ、高電圧線１３ａ、１３ｂおよびストップリング１４ａ、１４ｂは、仕切り壁９ａ、９ｂによって外囲器３と分離されている。
管容器２内には、偏向コイル１５が外囲器３の凹部分を挟んで対向配置されている。また、管容器２には、Ｘ線窓１６が設けられている。
また、例えば六フッ化硫黄（ＳＦ_６）からなる絶縁ガス１７が、管容器２内における外囲器３の外側空間に充填されている。

この外囲器回転型Ｘ線管装置１は、後述する絶縁ガス強制循環手段として、羽根１８、仕切り板１９および仕切り板支持手段２０を備える。
羽根１８は、陽極５の露出面６に突設されるとともにこの露出面６の回転中心から動径方向にのびている。仕切り板１９は、露出面６に対向して露出面６から所定間隔をあけて配置されている。仕切り板１９の中央には開口部２１が形成されており、回転軸７ｂがこの開口部２１に通されている。仕切り板支持手段２０は、概ね円筒形状であって管容器２の内面に設けられるようになっており、一端側２０ａが仕切り壁９ｂに固定されるとともに他端開口２０ｂが露出面６側に対向している。そして、仕切り板支持手段２０は、仕切り板１９が仕切り板支持手段２０の内部に嵌め込まれて、仕切り板１９の外周面が仕切り板支持手段２０の内周面に接合される。また、仕切り板支持手段２０は、他端開口２０ｂの縁の一部に切り欠き状の開口２０ｃを有し、当該切り欠き状の開口２０ｃが後述するバイパス流路２２の入口２２ａに対向している。ここで、切り欠き状の開口２０ｃの深さは、他端開口２０ｂの縁と仕切り板１９間の距離より短いことが好ましい。

また、この外囲器回転型Ｘ線管装置１は、管容器２の外側に設けられたバイパス流路２２と、バイパス流路２２の途中に設けられた絶縁ガス冷却装置としてのラジエータ２３および冷却ファン２４を備えている。バイパス流路２２は、その両端が管容器２に接続されており、絶縁ガス１７の一部２５が切り欠き状の開口２０ｃおよび入口２２ａを通ってバイパス流路２０に取り込まれ、出口２２ｂを通って再び管容器２内に戻されるようになっている。冷却ファン２４は、ラジエータ２３近傍に設置されてラジエータ２３を冷却する。

次に、この外囲器回転型Ｘ線管装置１の動作について簡単に説明する。

モータ１０を駆動させて外囲器３を高速回転させながら、陰極４のフィラメント（図示せず）を加熱するとともに陰極４と陽極５の間に直流高電圧を印加する。これによって、陰極４のフィラメントで生成された電子が、高電圧によって加速され、偏向コイル１５によって進路変更されて陽極５に衝突する。この陽極５への電子衝突により、陽極５からＸ線が放出されて、Ｘ線窓１６を通って管容器２外部へ照射される。なお、外囲器３を回転させるのは、陽極５の特定箇所のみに電子衝突が集中して、特定箇所が加熱されるのを防止するためである。
外囲器３の回転に伴って、管容器２内において、露出面６に沿ってこの露出面６の回転中心から動径方向外向きの第１の流れ２６と、露出面６から離れた場所から回転軸７ｂ方向に沿ってこの露出面６の回転中心に向かう第２の流れ２７とが形成され、絶縁ガス１７の循環流が強制的に形成される。第１の流れ２６は、羽根１８の回転によって仕切り板１９と露出面６との間隙から出て行く一方、第２の流れ２７は、開口部２１から間隙中に進入する。これによって、加熱された陽極５が冷却される。
さらに、絶縁ガス１７の循環流の一部２５が、切り欠き状の開口２０ｃおよび入口２２ａを通ってバイパス流路２２に取り込まれて、ラジエータ２３および冷却ファン２４で冷却されて、出口２２ｂを通って再び管容器２内に排出される。これによって、管容器２内の絶縁ガス１７が循環および冷却せしめられる。

本発明の外囲器回転型Ｘ線管装置によれば、冷却油の代わりに粘性の小さな絶縁ガスを用いて、絶縁ガスと外囲器の間の粘性抵抗を小さくしたので、モータの負荷が従来よりも大きく軽減され、モータの小型化、軽量化およびコストダウンが可能になる。また、絶縁ガス強制循環手段によって、外囲器が回転する間に、第１の流れおよび第２の流れを形成して、絶縁ガスを強制的に循環させるとともに、循環流の一部をバイパス流路に取り込んで絶縁ガス冷却装置で冷却して再び管容器内に排出するように構成したので、管容器内の絶縁ガスを効率よく循環させて冷却することが可能になる。

本発明の構成は、上述の実施例に限定されるものではない。例えば、上述の実施例では、絶縁ガス強制循環手段は、羽根、仕切り板および仕切り板支持手段から構成されているが、外囲器の回転力に伴って管容器内で絶縁ガスを循環せしめるものであれば、これらが省略され、または他の新たな構造物が設けられてもよい。本願の特許請求の範囲の構成において、様々な変形例およびその改良例を創作することが可能である。

１外囲器回転型Ｘ線管装置
２管容器
３外囲器
４陰極
５陽極
６陽極の露出面
７ａ、７ｂ回転軸
８ａ、８ｂ軸受け
９ａ、９ｂ仕切り壁
１０モータ（駆動装置）
１１ａ、１１ｂフランジ
１２ａ、１２ｂソケット
１３ａ、１３ｂ高電圧線
１４ａ、１４ｂストップリング
１５偏向コイル
１６Ｘ線窓
１７絶縁ガス
１８羽根
１９仕切り板
２０仕切り板支持手段
２０ａ一端側
２０ｂ他端開口
２０ｃ切り欠き状の開口
２１開口部
２２バイパス流路
２２ａ入口
２２ｂ出口
２３ラジエータ（絶縁ガス冷却装置）
２４冷却ファン
２５循環流の一部
２６第１の流れ
２７第２の流れ

Claims

管容器と、前記管容器に収容された外囲器と、前記外囲器内に対向配置された陰極および陽極と、前記陰極および前記陽極を結ぶ直線に沿って前記外囲器の両外側にのびる回転軸と、前記管容器に設けられて前記回転軸を支持する軸受けと、前記回転軸を回転させる駆動装置と、前記管容器内における前記外囲器の外側空間に充填された絶縁ガスとを備えた外囲器回転型Ｘ線管装置において、
前記陽極における前記陰極と反対側の面が前記管容器内に露出し、
前記陽極の露出面または前記管容器の内面またはそれら両方に設けられ、前記外囲器の回転に伴って、前記管容器内において、前記露出面に沿って当該露出面の回転中心から動径方向外向きの第１の流れと、当該露出面から離れた場所から前記回転軸方向に沿って当該露出面の回転中心に向かう第２の流れとを含む前記絶縁ガスの循環流を強制的に形成する絶縁ガス強制循環手段を備えたことを特徴とする外囲器回転型Ｘ線管装置。
前記絶縁ガス強制循環手段が、前記露出面に突設されて、当該露出面の回転中心から動径方向にのびる少なくとも１つ以上の羽根を有することを特徴とする請求項１に記載の外囲器回転型Ｘ線管装置。
前記絶縁ガス強制循環手段が、さらに、前記露出面に対向して当該露出面から所定間隔をあけて配置され、中央に前記回転軸が通される開口部を有する仕切り板と、前記管容器の内面に設けられ、前記仕切り板を支持する仕切り板支持手段とを有し、
前記外囲器が回転するとき、前記第１の流れが前記仕切り板と前記露出面との間隙から出て行く一方、前記第２の流れが前記開口部から前記間隙中に進入することを特徴とする請求項２に記載の外囲器回転型Ｘ線管装置。
前記管容器の外側に設けられて、前記循環流の一部を取り込んで前記管容器内に排出するバイパス流路と、前記バイパス流路の途中に設けられた前記絶縁ガス冷却装置とをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の外囲器回転型Ｘ線管装置。