JP2011054411A - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングをばらさずに簡単に複数の導電ブラシを一括して交換できるようにする。
【解決手段】回転対陰極からハウジングに電流を逃がす導電ブラシを備えたＸ線発生装置において、真空ケース外に位置するハウジング２０の胴部にブラシ取付窓２８を設け、そのブラシ取付窓に、複数の導電ブラシ１２０を一体に具備した導電ブラシカセット１００を着脱自在に装着した。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転対陰極型のＸ線発生装置に関するものである。

図１１は従来の回転対陰極型のＸ線発生装置の一例を示す側断面図、図１２はその外観を一部を分解して示す斜視図である。
このＸ線発生装置は、例えば、特許文献１などにおいて知られているＸ線発生装置と類似のものである。

図１１に示すように、このＸ線発生装置は、回転対陰極３０１と、それを回転自在に支持するハウジング３１０、３２０とを有している。ハウジングは、軸方向の一端である前端側（図中左端側）が真空ケース内Ａに臨み、軸方向の他端である後端側（図中右端側）が真空ケース外Ｂに臨むように真空ケースのケース壁５００に取り付けられるもので、前側ハウジング３１０と後側ハウジング３２０に二分割されており、前側ハウジング３１０に設けたフランジ３１１により、真空ケースのケース壁５００に取り付けられるようになっている。前側ハウジング３１０及び後側ハウジング３２０には、軸方向に沿って貫通孔３１３、３２３が形成されており、前側ハウジング３１０の貫通孔３１３の内周には、該貫通孔３１３の内周に嵌合された円筒状スリーブ部材３１４を介して、前後方向に相互に離間して前側軸受３０６と後側軸受３０７が装備されている。

回転対陰極３０１は、貫通孔３１３、３２３内に挿入されて前側軸受３０６及び後側軸受３０７により回転自在に支持された中空軸部３０３と、その中空軸部３０３の前端部に一体に設けられ、前記真空ケース内Ａに挿入されて、外周の対陰極面３０２ａに熱電子の照射を受けることによりＸ線を発生する円筒型の対陰極部３０２とを有するものである。

この回転対陰極３０１の対陰極部３０２と前側ハウジング３１０の前端部との間には、回転対陰極３０１を回転駆動するための電動機３０４が配設されており、対陰極部３０２側に永久磁石からなるロータ３０４ａが設けられ、前側ハウジング３１０の前端部側に、ロータ３０４ａに回転力を与えるためのコイル３０４ｂが設けられている。

また、回転対陰極３０１の内部には、対陰極部３０２と中空軸部３０３とを冷却するための冷媒を流通させる冷媒流路が設けられており、その冷媒通路は、回転対陰極３０１の内部に同心状に挿入されたセパレータ部材３６０により、往路と復路の２つの流路に仕切られている。往路は、最も高温化する対陰極部３０２に冷媒を流入させる流入側通路３７０の一部を構成する部分、復路は、対陰極部３０２の冷媒を外部に向けて流出させる流出側通路３８０の一部を構成する部分である。

セパレータ部材３６０は、対陰極部３０２の内部を効率良く冷媒が流れるように２つの流路空間に仕切るディスク状部３６１を前端に有し、その後側に、ディスク状部３６１の中心部から後方に垂直に延びる管状軸部３６２を有するものであり、管状軸部３６２の後端が後側ハウジング３２０の後端部に固定されることで、回転対陰極３０１の内部に支持されている。そして、セパレータ部材３６０の管状軸部３６２は、回転対陰極３０１の中空軸部３０３の内部に同心状に挿入されていることで、中空軸部３０３の内部の冷媒流路を、管状軸部３６２の内側の流路と外側の流路とに仕切っている。ここでは、例えば管状軸部３６２の外側の流路が往路として設定され、管状流路３６２の外側の流路が復路として設定されている。

また、後側ハウジング３２０には、外部の冷媒供給管に接続されることで、中空軸部３０３内の往路に向けて冷媒を流入させる冷媒流入口３７０Ａ（図１２参照）と、外部の冷媒排出管に接続されることで、中空軸部３０３内の復路からの冷媒を外部に排出する冷媒流出口３８０Ａ（図１２参照）とが設けられている。これらの冷媒流入口３７０Ａ及び冷媒排出口３８０Ａは、前側ハウジング３１０内及び後側ハウジング３２０内に形成された内部流路３２７、３２８を介して、前記中空軸部３０３内の往路及び復路にそれぞれ接続されている。

また、貫通孔３１３、３２３と回転対陰極３０１の中空軸部３０３の間の空間のうち、前側軸受３０６よりも真空ケース内Ａ側に位置する箇所には、前側ハウジング３１０と回転対陰極３０１の間の隙間を気密シールする真空シール３０５が配設されている。真空シールとしては、磁気シールが設けられている。

また、貫通孔３１３、３２３と回転対陰極３０１の中空軸部３０３の間の空間のうち、後側軸受３０７よりも真空ケース外Ｂ側に位置する箇所には、後側ハウジング３２０と回転対陰極３０１の中空軸部３０３との間の隙間を液密シールする冷媒シール３５０が配設されている。

また、この種の回転対陰極型Ｘ線発生装置においては、運転中に回転対陰極３０１に電子ビームの形で電流（管電流と呼ばれる）が流れるので、回転している回転対陰極３０１から固定側のハウジング３１０、３２０へと電流を逃がす必要がある。この場合、回転対陰極３０１からハウジング３１０に鋼製の軸受を経由して電流を流すと、軸受を構成している転動体（例えば鋼球）と内外輪（軌道輪）との接触部に電食現象が発生して故障の原因となる。

そこで、この電食現象を防止するために、回転部と固定部との間に導電ブラシを配置し、導電ブラシを経由して回転部から固定部へ電流が流れるようにしている。例えば、この従来のＸ線発生装置では、前側軸受３０６と後側軸受３０７の間に導電ブラシ３４０を配置し、導電ブラシ３４０の摺動面（内周面）を、回転対陰極３０１の中空軸部３０３の外周に直接または導電性スペーサ等を介して間接的に摺動接触させることにより、導電ブラシ３４０を経由して、回転対陰極３０１からハウジング３１０、３２０に電流を逃がすようにしている。

特開２００９−１５８３４７号公報

ところで、摺動部材である導電ブラシ３４０は、摩耗が進んだ場合に適当なタイミングでの交換が必要となるが、従来のＸ線発生装置においては、図１２に示すように、後側ハウジング３２０を外し、次いで、後側軸受３０７などの多くの部品を外した上でないと（軸受の取り外しは非常に困難が伴うので、場合によっては全体をばらさないと）、導電ブラシ３４０を交換することができないため、結局は、Ｘ線発生装置自体の寿命が導電ブラシ３４０によって左右されかねないという問題があった。

また、その導電ブラシの交換をできるだけ簡単にできるように、図１３に示すように、前側ハウジング４１０または後側ハウジング４２０の胴部に、ハウジング外壁面から内部の空間（貫通孔）にまで至る小さな挿入孔（図示略）を形成し、その挿入孔にスリーブ４４５を挿入すると共に、そのスリーブ４４５の内部に導電ブラシ（カーボンブラシ等）４
４０とコイルバネ４４１を挿入して、止めネジ４４２で押えるようにしたものが考えられている。この場合、複数の導電ブラシ４４０が同様の構造で装備されており、各導電ブラシ４４０ごとに挿入孔が設けられ、その挿入孔にスリーブ４４５を介して導電ブラシ４４０が装着されている。

このような構成にした場合、導電ブラシ４４０の交換は、ハウジング４１０、４２０の外部から行うことができるので、ハウジング４１０、４２０はばらす必要がなくなる。従って、ハウジング４２０の冷媒流入口４７０Ａや冷媒流出口４８０Ａに接続してある配管類を取り外す必要もなく、効率よく簡単に導電ブラシ４４０を交換することができる。

しかし、この場合でも、複数のブラシ４４０が個別に取り付けられている関係で、各導電ブラシ４４０ごとに交換作業が必要であり、あまり交換の効率がよいとは言えず、手間がかかるという問題が予想された。

本発明は、上記事情を考慮し、ハウジングを全くばらさずに簡単に導電ブラシの交換を行うことができると共に、複数の導電ブラシを一括して交換できるようにして、導電ブラシの交換の大幅な合理化を実現することができるようにしたＸ線発生装置を提供することを目的とする。

本発明の上記課題は、以下の構成によって達成される。
（１） 軸方向の一端である前端側が真空ケース内に臨み、軸方向の他端である後端側が真空ケース外に臨むように取り付けられるハウジングと、
該ハウジングに軸方向に沿って形成された貫通孔と、
該貫通孔の内周に装備された軸受と、
前記貫通孔内に挿入され前記軸受によって回転自在に支持された中空軸部を有すると共に、該中空軸部の前端部に、前記真空ケース内に挿入されて熱電子の照射を受けることによりＸ線を発生する対陰極部が一体に設けられた回転対陰極と、
該回転対陰極を回転駆動する電動機と、
前記回転対陰極の内部に形成され、前記対陰極部と中空軸部とを冷却するための冷媒を流通させる冷媒流路と、
前記回転対陰極の少なくとも中空軸部の内部に同心状に挿入されて、前記冷媒流路を往路と復路に仕切るセパレータ部材と、
前記ハウジングに形成され、外部の冷媒供給管に接続されることで、前記往路に冷媒を流入させる冷媒流入口と、
前記ハウジングに形成され、外部の冷媒排出管に接続されることで、前記復路からの冷媒を外部に排出する冷媒流出口と、
前記貫通孔と回転対陰極の中空軸部の間の空間のうち、前記軸受よりも真空ケース内側に位置する箇所に配設されて、前記ハウジングと回転対陰極の間の隙間をシールする真空シールと、
前記貫通孔と回転対陰極の中空軸部の間の空間のうち、前記軸受よりも真空ケース外側に位置する箇所に配設されて、前記ハウジングと回転対陰極の間の隙間をシールする冷媒シールと、
前記回転対陰極の外周に摺動接触することで、該回転対陰極から前記ハウジングに電流を逃がす導電ブラシと、
を有するＸ線発生装置において、
前記ハウジングの胴部に該ハウジングの外表面から前記貫通孔の内部に臨むブラシ取付窓が設けられ、そのブラシ取付窓に、複数の前記導電ブラシを一体に具備した導電ブラシカセットが着脱自在に装着されていることを特徴とするＸ線発生装置。
（２） 上記（１）の構成において、
前記ハウジングが前記真空ケースに取り付けられたときに前記真空ケース外に位置するハウジングの胴部に、前記ブラシ取付窓が配置されていることを特徴とするＸ線発生装置。
（３） 上記（２）の構成において、
前記軸受と、その後方に配置された前記冷媒シールとの間に位置するハウジングの胴部に、前記ブラシ取付窓が配置されていることを特徴とするＸ線発生装置。
（４） 上記（１）〜（３）のいずれかの構成において、
前記導電ブラシカセットが、
前記回転対陰極の中空軸部の周方向に間隔をおいた少なくとも２箇所の位置で、該中空軸部の外周に摺動接触するように設けられた前記複数の導電ブラシと、
それぞれに前記導電ブラシが先端に取り付けられており、弾性押圧力を持って、前記導電ブラシを前記回転対陰極の外周に摺動接触させる複数の板バネと、
該各板バネの基端を支持すると共に、前記ハウジングに対し着脱自在に設けられ、前記ハウジングの胴部のブラシ取付窓に外側から装着固定されることで、前記板バネを介して前記各導電ブラシを前記回転対陰極の中空軸部の外周に摺動接触させるカセット本体と、
から構成されていることを特徴とするＸ線発生装置。
（５） 上記（１）〜（４）のいずれかの構成において、
前記電動機が、前記ハウジングの前端部と前記対陰極部との間に配設されており、対陰極部側にロータが設けられ、前記ハウジングの前端部側に、前記ロータを回転させるためのコイルが設けられていることを特徴とするＸ線発生装置。
（６） 上記（１）〜（５）のいずれかの構成において、
前記ハウジングの貫通孔の後端にシールキャップが着脱可能に液密状態で嵌合されており、そのシールキャップに前記冷媒シールが取り付けられると共に、該シールキャップに、前記ハウジングに形成された冷媒流入口を前記往路に連通させる流入側連通路と、前記ハウジングに形成された冷媒流出口を前記復路に連通させる流出側連通路とが設けられていることを特徴とするＸ線発生装置。
（７） 上記（６）の構成において、
前記シールキャップの軸方向の前部に、前記冷媒シールの外周を着脱自在に嵌合するシール嵌合孔が設けられ、そのシール嵌合孔より軸方向の後側に、前記流入側連通路と流出側連通路とが互いに流路を分けて設けられていることを特徴とするＸ線発生装置。
（８） 上記（７）の構成において、
前記セパレータ部材は、
後端が前記シールキャップに固定されて前記回転対陰極の中空軸部の内部に同心状に挿入されることで、前記中空軸部の内部の前記冷媒流路を、前記管状軸部の内側の流路と外側の流路とに仕切り、前記内側の流路及び外側の流路のいずれか一方を前記往路とし他方を前記復路とする管状軸部を有しており、
前記シールキャップのシール嵌合孔より軸方向の後側に、前記管状軸部の外周の嵌まる軸部嵌合孔が設けられ、
前記軸部嵌合孔の内壁面に、前記流入側連通路と流出側連通路のうちの一方の開口が設けられ、
前記軸部嵌合孔と前記シール嵌合孔に嵌合される冷媒シールとの間に位置するシールキャップの内壁面に、前記流入側連通路と流出側連通路のうちの他方の開口が設けられていることを特徴とするＸ線発生装置。

本発明は、次の効果を奏する。
（１）の構成によれば、ハウジングの胴部の外側から、ブラシ取付窓に対して導電ブラシカセットを着脱することができ、それにより、ハウジングの内部の構造を全くばらすことなく、簡単に複数の導電ブラシを同時に１回の操作で交換することができ、導電ブラシの交換作業の容易化を図ることができる。
（２）の構成によれば、真空ケース外に位置するハウジングの胴部にブラシ取付窓が配置されているので、真空ケース内の真空状態を保持したまま（真空を破らずに）、導電ブラシを交換することができ、運転環境をほとんど損わずに済む。
（３）の構成によれば、軸受と冷媒シールの間に位置するハウジングの胴部にブラシ取付窓が配置されているので、冷媒流路に冷媒を流したまま、導電ブラシを交換することができる。
（４）の構成によれば、導電ブラシが回転対陰極の中空軸部の周方向に間隔をおいた少なくとも２箇所の位置で、中空軸部の外周に摺動接触するように設けられているので、いずれかの導電ブラシが接触不良を起こしても、他の導電ブラシが接触状態を保っていることにより、回転対陰極からハウジングに電流を逃がすことができ、信頼性を高めることができる。
（５）の構成によれば、ハウジングの前端部に電動機が設けられているので、ハウジングの後部の構成を単純化することができ、導電ブラシカセットの取付条件を楽に設定することができる。
（６）の構成によれば、ハウジングの貫通孔の後端にシールキャップを着脱自在に嵌合させ、そのシールキャップに冷媒シールを取り付けているので、真空ケースの真空状態を保持したまま、また、ハウジングに形成してある冷媒流入口と冷媒流出口に外部の冷媒供給管や冷媒排出管を接続した状態のまま、冷媒シールを交換することができる。しかも、ハウジング自体はばらさないでよいので、簡単に且つ光学系への影響を及ぼさずに冷媒シールの交換を行うことができる。また、シールキャップに流入側連通路及び流出側連通路を設けることにより、冷媒の流路（往路と復路）の振り分け機能を持たせているので、流路の複雑な構成をシールキャップに集約することができ、他の部品の構造のシンプル化が図れる。
（７）の構成によれば、シールキャップに着脱自在に冷媒シールを嵌合させているので、シールキャップをハウジングから取り外すことで、冷媒シールだけを簡単に交換することができる。
（８）の構成によれば、シールキャップのシール嵌合孔に冷媒シールを嵌合させ、シールキャップの軸部嵌合孔にセパレータ部材の管状軸部を嵌合させることより、冷媒流路の往路と復路を構成する管状軸部の内側の流路と外側の流路に、シールキャップ内のそれぞれの連通路を容易に連通させることができ、組み付けの容易化が図れる。

本発明の実施形態のＸ線発生装置の一部を分解して示す斜視図である。 同Ｘ線発生装置の他の一部を分解して示す斜視図である。 同Ｘ線発生装置の軸方向後側から見た正面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。 図３のＶ−Ｖ矢視断面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。 （ａ）は図３のＶＩＩａ−ＶＩＩａの矢視断面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂの矢視断面図である。 同Ｘ線発生装置の導電ブラシカセットの構成図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は別の角度から見た斜視図、（ｃ）は断面図、（ｄ）はカセット取付状態における導電ブラシの形態を示す図である。 同Ｘ線発生装置のシールキャップの構成図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は別の角度から見た斜視図、（ｃ）は（ａ）のＩＸｃ−ＩＸｃ矢視断面図、（ｄ）は（ｃ）のＩＸｃ−ＩＸｃ矢視断面図である。 本発明の実施形態のＸ線発生装置の原理構成を示す断面図である。 従来のＸ線発生装置の断面図である。 従来のＸ線発生装置の一部を分解して示す外観斜視図である。 従来の別のＸ線発生装置の斜視図である。

以下、本発明の実施形態のＸ線発生装置を説明する。
図１〜図１０は本発明の実施形態のＸ線発生装置の説明図で、図１は同Ｘ線発生装置の一部を分解して示す斜視図、図２は同Ｘ線発生装置の他の一部を分解して示す斜視図、図３は同Ｘ線発生装置の軸方向後側から見た正面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図、図５は図３のＶ−Ｖ矢視断面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ矢視断面図、図７（ａ）は図３のＶＩＩａ−ＶＩＩａの矢視断面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂの矢視断面図、図８は同Ｘ線発生装置の導電ブラシカセットの構成図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は別の角度から見た斜視図、（ｃ）は断面図、（ｄ）はカセット取付状態における導電ブラシの形態を示す図、図９は同Ｘ線発生装置のシールキャップの構成図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は別の角度から見た斜視図、（ｃ）は（ａ）のＩＸｃ−ＩＸｃ矢視断面図、（ｄ）は（ｃ）のＩＸｃ−ＩＸｃ矢視断面図、図１０は同Ｘ線発生装置の原理構成を示す断面図である。

ここでは、図１〜図９に示す具体的な構成のＸ線発生装置の説明に先だって、理解を容易にするために、図１０を参照しながら実施形態のＸ線発生装置の原理構成について説明する。なお、図１０中の（ ）内の符号は、図１〜図９において示す具体的な要素（後述）と対応していることを示している。

図１０に示すように、このＸ線発生装置Ｍは、軸方向の一端である前端側（Ｆ）が真空ケース内Ａに臨み、軸方向の他端である後端側（Ｂ）が真空ケース外Ｂに臨むように取り付けられるハウジング１０００と、ハウジング１０００に軸方向に沿って形成された貫通孔１００２と、この貫通孔１００２の内周に装備された軸受１００４と、前記貫通孔１００２内に挿入され、軸受１００４によって回転自在に支持された中空軸部１００６を有すると共に、中空軸部１００６の前端部に、真空ケース内Ａに挿入されて熱電子の照射を受けることによりＸ線を発生する対陰極部１００８が一体に設けられた回転対陰極１０１０と、回転対陰極１０１０を回転駆動する電動機（図示略）と、回転対陰極１０１０の内部に形成され、対陰極部１０１０と中空軸部１００６とを冷却するための冷媒を流通させる冷媒流路１０１２と、回転対陰極１０１０の少なくとも中空軸部１００６の内部に同心状に挿入されて、冷媒流路１０１２を往路１０１４と復路１０１６に仕切るセパレータ部材１０１８と、ハウジング１０００に形成され、外部の冷媒供給管に接続されることで、往路１０１４に冷媒を流入させる冷媒流入口１０２０と、ハウジング１０００に形成され、外部の冷媒排出管に接続されることで、復路１０１６からの冷媒を外部に排出する冷媒流出口１０２２と、ハウジング１０００内の貫通孔１００２と回転対陰極１０１０の中空軸部１００６の間の空間のうち、軸受１００４よりも真空ケース内Ａ側に位置する箇所に配設されて、ハウジング１０００と回転対陰極１０１０の間の隙間をシールする真空シール１０２４と、貫通孔１００２と回転対陰極１０１０の中空軸部１００６の間の空間のうち、軸受１００４よりも真空ケース外Ｂ側に位置する箇所に配設されて、ハウジング１０００と回転対陰極１０１０の間の隙間をシールする冷媒シール１０２６と、回転対陰極１０１０の外周に摺動接触することで、回転対陰極１０１０からハウジング１０００に電流を逃がす導電ブラシ１０２８と、を有している。

この場合、本実施形態の第１の特徴的な点として、ハウジング１０００の胴部には、ハウジング１０００の外表面から貫通孔１００２の内部に臨むブラシ取付窓１０３０が設けられており、そのブラシ取付窓１０３０に、複数の導電ブラシ１０２８を一体に具備した導電ブラシカセット１０３２が着脱自在に装着されている。

また、第２の特徴的な点として、ハウジング１０００の貫通孔１００２の後端にはシールキャップ１０３６が着脱可能に液密状態で嵌合されており、そのシールキャップ１０３
６に冷媒シール１０２６が取り付けられると共に、シールキャップ１０３６に、ハウジング１０００に形成された冷媒流入口１０２０を往路１０１４に連通させる流入側連通路１０３８と、ハウジング１０００に形成された冷媒流出口１０２２を復路１０１６に連通させる流出側連通路１０４０とが設けられている。

次に、そのような原理構成を盛り込んだ具体的な構成のＸ線発生装置Ｍの詳細について図１〜図９を参照しながら説明する。

このＸ線発生装置Ｍは、回転対陰極１と、それを回転自在に支持するハウジング１０、２０とを有している。ハウジングは、軸方向の一端である前端側（図中左端側）が真空ケース内Ａに臨み、軸方向の他端である後端側（図中右端側）が真空ケース外Ｂに臨むように真空ケースのケース壁５００に取り付けられるもので、前側ハウジング１０と後側ハウジング２０に二分割されており、前側ハウジング１０に設けたフランジ１１により、真空ケースのケース壁５００に取り付けられるようになっている。

図４に示すように、前側ハウジング１０及び後側ハウジング２０には、それぞれ軸方向に沿って貫通孔１３、２３が形成されており、前側ハウジング１０の貫通孔１３の内周には、該貫通孔１３の内周に嵌合された円筒状スリーブ部材１４を介して、前後方向に相互に離間して前側軸受６と後側軸受７が装備されている。円筒状スリーブ部材１４を介在させる理由は、円筒状スリーブ部材１４の外周面と前側ハウジング１０の貫通孔１３の内周面との間に、冷媒の流れる環状流路７３（後述）を確保するためである。

また、前側軸受６及び後側軸受７としては、例えば、内輪と外輪と転動体の少なくともいずれかの部品が絶縁材料（セラミック等）で構成された絶縁ベアリングが使用されている。なお、前側軸受６と後側軸受７の間には、それらの相互間隔を保つための外周側及び内周側の各スペーサ８、９が配置されている。

前側ハウジング１０と後側ハウジング２０は、前側ハウジング１０の後端の合わせ面１５と後側ハウジング２０の前端の合わせ面２５をパッキン１８を介して互いに合わせ、その状態で図示しないボルトにより結合されることで一体化されている。

回転対陰極１は、貫通孔１３、２３内に挿入されて前側軸受６及び後側軸受７により回転自在に支持された中空軸部３と、その中空軸部３の前端部に一体に設けられ、真空ケース内Ａに挿入されて、外周の対陰極面２ａに電子銃５１０から発せられた熱電子５１２の照射を受けることによりＸ線５１４を発生する円筒型の対陰極部２とを有するものである。

この回転対陰極１の対陰極部２と前側ハウジング１０の前端部との間には、回転対陰極１を回転駆動するための電動機４が配設されており、対陰極部２側に永久磁石からなるロータ４ａが設けられ、前側ハウジング１０の前端部側に、ロータ４ａに回転力を与えるためのコイル４ｂが設けられている。

また、回転対陰極２の内部には、対陰極部２と中空軸部３とを冷却するための冷媒を流通させる冷媒流路が設けられ、その冷媒通路は、回転対陰極１の内部に同心状に挿入されたセパレータ部材６０により、往路７７と復路８１の２つの流路に仕切られている。往路７７は、最も高温化する対陰極部２に冷媒を流入させる流入側通路７０の一部を構成する部分、復路８１は、対陰極部２の冷媒を外部に向けて流出させる流出側通路８０の一部を構成する部分である。

セパレータ部材６０は、対陰極部１の内部を効率良く冷媒が流れるように２つの流路空
間に仕切るディスク状部６１を前端に有し、その後側に、ディスク状部６１の中心部から後方に垂直に延びる管状軸部６２を有するものであり、管状軸部６２の後端が後側ハウジング２０の後端部に固定されることで、回転対陰極１の内部に支持されている。そして、セパレータ部材６０の管状軸部６２は、回転対陰極１の中空軸部３の内部に同心状に挿入されていることで、中空軸部３の内部の冷媒流路を、管状軸部６２の内側の流路と外側の流路とに仕切っている。ここでは、管状軸部６２の外側の流路が往路７７として設定され、管状流路６２の外側の流路が復路８１として設定されている。

また、後側ハウジング２０には、外部の冷媒供給管に接続されることで、中空軸部３内の往路７７に向けて冷媒を流入させる冷媒流入口７０Ａと、外部の冷媒排出管に接続されることで、中空軸部３内の復路からの冷媒を外部に排出する冷媒流出口８０Ａとが設けられている。これらの冷媒流入口７０Ａ及び冷媒排出口８０Ａは、前側ハウジング１０内及び後側ハウジング２０内に形成された内部流路７１〜７５、８３を介して、中空軸部３内の往路７７及び復路８１にそれぞれ接続されている。この冷媒の流れる流路については、後で詳しく述べる。

また、貫通孔１３、２３と回転対陰極１の中空軸部３の間の空間のうち、前側軸受６よりも真空ケース内Ａ側に位置する箇所には、前側ハウジング１０と回転対陰極１の間の隙間を気密シールする真空シール５が配設されている。真空シール５としては、磁力で保持した磁性流体によりシール性能を保持する磁気シールが採用されている。

また、貫通孔１３、２３と回転対陰極１の中空軸部３の間の空間のうち、後側軸受７よりも真空ケース外Ｂ側に位置する箇所には、後側ハウジング２０と回転対陰極１の中空軸部３との間の隙間を液密シールする冷媒シール５０が配設されている。この冷媒シール５０の取付の詳細については後で述べる。

また、図５に示すように、回転部分である回転対陰極１と固定部分であるハウジング１０、２０の間には、回転対陰極１側からハウジング１０、２０側に電流を逃がすための導電ブラシ１２０（例えばカーボンブラシ）が配設されている。この場合、図２に示すように、取付状態において真空ケース外Ｂに位置する後側ハウジング２０の胴部に、導電ブラシカセット１００に搭載された形で、複数の導電ブラシ１２０がハウジング１０、２０の外部から交換できるように配設されている。

即ち、後側ハウジング２０の胴部外周の周方向の１箇所にはフラット面２６が形成され、そのフラット面２６に一段低くして形成されたカセット取付座２７にブラシ取付窓２８が設けられている。このブラシ取付窓２８は、後側軸受７と冷媒シール５０との間に位置する後側ハウジング２０の胴部に配置され、後側ハウジング２０の外表面から貫通孔２３の内部に臨むように設けられており、そのブラシ取付窓２８に、複数の導電ブラシ１２０を一体に具備した導電ブラシカセット１００が着脱自在に装着されている。

ここで、導電ブラシ１２０及び冷媒シール５０は、共にハウジング２０側に固定された状態で、回転対陰極１の中空軸部３の外周面に対して摺接するものであるが、本実施形態では、これら導電ブラシ１２０及び冷媒シール５０が摺接する対象の摺接面は、中空軸部３の外周面に直接確保するのではなく、中空軸部３の後端に嵌合固定した摺動対象リング部材３０上に確保している。つまり、摺動対象リング部材３０にシール摺動円筒部３１とブラシ摺動円筒部３２とを設け、それら各円筒部３１、３２の外周面に摺動面を確保している。特にシール摺動円筒部３１の外周面には、耐摺動性を増すためにセラミックが溶射されている。

次に導電ブラシカセット１００について詳しく述べる。
図８に示すように、この導電ブラシカセット１００は、回転対陰極１の中空軸部３の周方向に間隔をおいた少なくとも２箇所の位置（本例では、円周方向に約６０°〜９０°離間した２位置）で、摺動対象リング部材３０のブラシ摺動円筒部３２の外周（中空軸部３と導通関係にある）に摺動接触するように設けられた複数（本例では２個）の導電ブラシ１２０と、それぞれに導電ブラシ１２０が先端に取り付けられ、弾性押圧力を持って、導電ブラシ１２０を摺動対象リング部材３０のブラシ摺動円筒部３２の外周に摺動接触させる複数の板バネ１２１と、各板バネ１２１の基端を支持すると共に、後側ハウジング２０に対し着脱自在に設けられ、後側ハウジング２０の胴部のブラシ取付窓２８に外側から装着固定されることで、板バネ１２１を介して各導電ブラシ１２０を、摺動対象リング部材３０のブラシ摺動円筒部３２の外周（回転対陰極１の中空軸部３の外周に相当する面）に摺動接触させるカセット本体１１０と、から構成されている。

カセット本体１１０は、ブラシ取付座２７にネジ固定されるフランジ板１１１と、その前面にパッキン１１８を介してネジ１１９により固定された挿入ハウジング部１１２とからなる。挿入ハウジング部１１２は、長方形状のブラシ取付窓２８の中に挿入される厚肉板状体であり、後端面１１５がフランジ板１１１と合わせるために平坦面とされ、内周面１１３が、摺動対象リング部材３０のブラシ摺動円筒部３２の外周に対応させた円筒面として形成されている。そして、その円筒面よりなる内周面１１３の中央に、導電ブラシ１２０が露出する略長方形状の開口１１４が設けられている。

また、挿入ハウジング部１１２には、複数の板バネ取付座１１６、１１７が設けられており、それら板バネ取付座１１６、１１７に、先端に導電ブラシ１２０を備えた板バネ１２１の基端が、止めピン１２４及び止めネジ１２６により固定されている。そして、図２に示すように、ブラシ取付窓２８にこの導電ブラシカセット１００を固定ネジ１３０を用いて取り付けることにより、図８（ｄ）に示すように、摺動対象リング部材３０のブラシ摺動円筒部３２の外周に、導電ブラシ１２０の端面を、板バネ１２１の付勢力をもって摺動接触させることができるようになっている。

次にシールキャップ４０の取付部分について述べる。
図１及び図４に示すように、後側ハウジング２０の貫通孔２３の後端部には、後側ハウジング２０とは別体に構成されたシールキャップ４０が着脱可能に液密状態で嵌合されている。冷媒シール５０は、このシールキャップ４０に着脱可能に取り付けられており、シールキャップ４０を後側ハウジング２０に適正に取り付けることにより、冷媒シール５０のリップ部分が、摺動対象リング部材３０のシール摺動円筒部３１の外周に摺動接触するようになっている。

また、このシールキャップ４０には、後側ハウジング２０に形成された冷媒流入口７０Ａを往路７７に連通させる流入側連通路４７と、後側ハウジング２０に形成された冷媒流出口８０Ｂを復路８１に連通させる流出側連通路４８とが設けられている。

図９を用いてシールキャップ４０の詳細について述べると、シールキャップ４０の軸方向の前部には、冷媒シール５０の外周を着脱自在に嵌合するシール嵌合孔４１が設けられている。また、そのシール嵌合孔４１より軸方向の後側には、流入側連通路４７と流出側連通路４８とが互いに流路を分けて設けられている。

即ち、シールキャップ４０のシール嵌合孔４１より軸方向の後側には、図４に示すように、セパレータ部材６０の管状軸部６２の外周に嵌まる軸部嵌合孔４２が設けられており、軸部嵌合孔４２の内壁面には、流出側連通路４８の開口が設けられている。そして、シールキャップ４０を後側ハウジング２０の貫通孔２３に適正に装着して、シールキャップ４０の軸部嵌合孔４２をセパレータ部材６０の管状軸部６２の後端に嵌合させることによ
り、シールキャップ４０内の流出側連通路４８とセパレータ部材６０の管状軸部６２の内部通路（復路８１）とが、管状軸部６２の連通孔６３を介して連通し、同時に、シールキャップ４０内の流出側連通路４８と後側ハウジング２０の冷媒流出口８０Ａとが連通するようになっている。

また、軸部嵌合孔４２と、シール嵌合孔４１に嵌合される冷媒シール５０との間に位置するシールキャップ４０の内壁面には、流入側連通路４７の開口が設けられている。そして、冷媒シール５０をシール嵌合孔４１に嵌め込み、止めリング５２で冷媒シール５０を抜け止め固定した状態のシールキャップ４０を後側ハウジング２０の貫通孔２３に適正に装着することにより、シールキャップ４０内の流入側連通路４７とセパレータ部材６０の管状軸部６２の外部通路（往路７７）とが連通し、同時に、シールキャップ４０内の流入側連通路４７と後側ハウジング２０の冷媒流入口７０Ａとが連通するようになっている。

このような連通関係を保つためには、シールキャップ４０を周方向に位置決めしながら後側ハウジング２０の貫通孔２３に嵌合しなければならないし、セパレータ部材６０の環状軸部６２の後端に嵌合しなけらればならない。そこで、シールキャップ４０には、図１、図９に示すように、位置決め用の切欠４４が形成されたフランジ４３が設けられており、フランジ４３には、シールキャップ取付ネジ６９でハウジング２０に固定するための耳部４３ａが設けられている。また、シールキャップ４０の後端開口には、フランジ４３の切欠４４に嵌まる位置決め凸部６５ａと、セパレータ部材６０の管状軸部６２の後端の切欠６２ａに嵌まる位置決め突片６５ｂとを有した位置決め板６５が、エンドプレート６６を用いて固定されている。

そして、フランジ４３の耳部４３ａでシールキャップ４０をハウジング２０に固定し、フランジ４３の切欠４４に位置決め板６５の位置決め凸部６５ａを係合し、位置決め板６５の位置決め突片６５ｂをセパレータ部材６０の管状軸部６２の切欠６２ａに係合した状態で、位置決め板６５をエンドプレート６６で固定することにより、ハウジング２０に対するシールキャップ４０の周方向の位置と、シールキャップ４０とセパレータ部材６０の管状軸部６２の周方向の位置が決まるようになっている。

このように組み立てることで、Ｘ線発生装置Ｍの内部には、冷媒流入口７０Ａから導入した冷媒を装置内で流通させた上で冷媒流出口８０Ａから外部に排出させる一連の冷却ジャケットが形成されている。

そして、図４及び図７中に矢印で示すように、この冷却ジャケットのうち、主に流入側として区分される流路７０を流れる冷媒は、後側ハウジング２０の冷媒流入口７０Ａ→後側ハウジング２０の一方の内部流路７１→前側ハウジング１０の一方の内部流路７２→円筒状スリーブ部材１４の外周に確保された環状流路７３→前側ハウジング１０の他方の内部流路７４→後側ハウジング２０の他方の内部流路７５→シールキャップ４０内の流路７６（流入側連通路４７）→回転対陰極１の中空軸部３の内周とセパレータ部材６０の管状軸部６２の外周間の流路（往路）７７の順に通過して、対陰極部２内の流路７８、７９に到達し、この間に中区軸部３や軸受６、７の周辺や対陰極部２などを冷却する。

また、対陰極２に到達した冷媒は、主に流出側として区分される流路８０、即ち、セパレータ部材６０の管状軸部６２の内部流路（復路）８１→シールキャップ４０内の流路８２（流出側連通路４８）→後側ハウジング２０の内部流路８３→後側ハウジング２０の冷媒流出口８０Ａを順に通過して外部に出て行く。図において、ＩＮは、冷媒がそこから入ってくることを示し、ＯＵＴは、冷媒がそこから出ていくことを示している。

なお、冷媒としては、通常の水を利用することができるが、電気伝導率の低い純水また
はイオン交換水を利用すれば、電食現象をより効果的に防ぐことができる。

本実施形態のＸ線発生装置によれば、次の効果を奏することができる。

（１）後側ハウジング２０の胴部の外側から、ブラシ取付窓２８に対して導電ブラシカセット１００を着脱することができるので、それにより、ハウジング１０、２０はもとより、その内部の構造を全くばらすことなく、簡単に複数の導電ブラシ１２０を同時に１回の操作で交換することができる。従って、導電ブラシ１２０の交換作業の容易化が図れる。

（２）真空ケース外Ｂに位置する外側ハウジング２０の胴部にブラシ取付窓２８を配置しているので、真空ケース内Ａの真空状態を保持したまま（つまり、真空を破らずに）、導電ブラシ１２０を交換することができる。従って、運転環境をほとんど損わずに済む。

（３）後側軸受７と冷媒シール５０の間に位置する後側ハウジング２０の胴部にブラシ取付窓２８を配置しているので、冷媒流路に冷媒を流したまま、導電ブラシ１２０を交換することができる。つまり、冷媒系統を全くばらさずに導電ブラシ１２０の交換ができる。

（４）導電ブラシ１２０が回転対陰極１の中空軸部３の周方向に間隔をおいた少なくとも２箇所の位置で、中空軸部３の外周（摺動対象リング部材３０のブラシ摺動円筒部３２の外周）に摺動接触するように設けられているので、いずれかの導電ブラシ１２０がたとえ接触不良を起こしても、他の導電ブラシ１２０が接触状態を保っていることにより、回転対陰極１からハウジング１０、２０に電流を逃がすことができ、信頼性を高めることができる。

（５）前側ハウジング１０の前端部に電動機４が設けられているので、ハウジング１０、２０の後部の構成を単純化することができ、導電ブラシカセット１００やシールキャップ４０の取付条件を楽に設定することができる。

（６）後側ハウジング２０の貫通孔２３の後端にシールキャップ４０を着脱自在に嵌合させ、そのシールキャップ４０に冷媒シール５０を取り付けているので、真空ケースの真空状態を保持したまま、また、後側ハウジング２０に形成してある冷媒流入口７０Ａと冷媒流出口８０Ａに外部の冷媒供給管や冷媒排出管を接続した状態のまま、冷媒シール５０を交換することができる。しかも、ハウジング１０、２０自体はばらさないでよいので、簡単に且つ光学系への影響を及ぼさずに冷媒シール５０の交換を行うことができる。また、シールキャップ４０に流入側連通路４７及び流出側連通路４８を設けることにより、冷媒の流路（往路と復路）の振り分け機能を持たせているので、流路の複雑な構成をシールキャップ４０に集約することができ、他の部品の構造のシンプル化が図れる。

（７）シールキャップ４０に着脱自在に冷媒シール５０を嵌合させているので、シールキャップ４０をハウジング２０から取り外すことで、冷媒シール５０だけを簡単に交換することができる。

（８）シールキャップ４０のシール嵌合孔４１に冷媒シール５０を嵌合させ、シールキャップ４０の軸部嵌合孔４１にセパレータ部材６０の管状軸部６２を嵌合させることより、冷媒流路の往路７７と復路８１を構成する管状軸部６２の内側の流路と外側の流路に、シールキャップ４０内のそれぞれの連通路４７、４８を容易に連通させることができ、組み付けの容易化が図れる。

Ｍ Ｘ線発生装置
１ 回転対陰極
２ 対陰極部
２ａ 対陰極面
３ 中空軸部
４ 電動機
４ａ ロータ磁石
４ｂ コイル
５ 真空シール
６ 前側軸受
７ 後側軸受
１０ 前側ハウジング
１３ 貫通孔
２０ 後側ハウジング
２３ 貫通孔
２８ ブラシ取付窓
４０ シールキャップ
４１ シール嵌合孔
４２ 軸部嵌合孔
４７ 流入側連通路
４８ 流出側連通路
５０ 冷媒シール
６０ セパレータ部材
６２ 管状軸部
７０Ａ 冷媒流入口
７７ 往路
８０Ａ 冷媒流出口
８１ 復路
Ａ 真空ケース内
Ｂ 真空ケース外
５１２ 熱電子
５１４ Ｘ線
１００ 導電ブラシカセット
１２０ 導電ブラシ
１２１ 板バネ

Claims (8)

1. 軸方向の一端である前端側が真空ケース内に臨み、軸方向の他端である後端側が真空ケース外に臨むように取り付けられるハウジングと、
   該ハウジングに軸方向に沿って形成された貫通孔と、
   該貫通孔の内周に装備された軸受と、
   前記貫通孔内に挿入され前記軸受によって回転自在に支持された中空軸部を有すると共に、該中空軸部の前端部に、前記真空ケース内に挿入されて熱電子の照射を受けることによりＸ線を発生する対陰極部が一体に設けられた回転対陰極と、
   該回転対陰極を回転駆動する電動機と、
   前記回転対陰極の内部に形成され、前記対陰極部と中空軸部とを冷却するための冷媒を流通させる冷媒流路と、
   前記回転対陰極の少なくとも中空軸部の内部に同心状に挿入されて、前記冷媒流路を往路と復路に仕切るセパレータ部材と、
   前記ハウジングに形成され、外部の冷媒供給管に接続されることで、前記往路に冷媒を流入させる冷媒流入口と、
   前記ハウジングに形成され、外部の冷媒排出管に接続されることで、前記復路からの冷媒を外部に排出する冷媒流出口と、
   前記貫通孔と回転対陰極の中空軸部の間の空間のうち、前記軸受よりも真空ケース内側に位置する箇所に配設されて、前記ハウジングと回転対陰極の間の隙間をシールする真空シールと、
   前記貫通孔と回転対陰極の中空軸部の間の空間のうち、前記軸受よりも真空ケース外側に位置する箇所に配設されて、前記ハウジングと回転対陰極の間の隙間をシールする冷媒シールと、
   前記回転対陰極の外周に摺動接触することで、該回転対陰極から前記ハウジングに電流を逃がす導電ブラシと、
   を有するＸ線発生装置において、
   前記ハウジングの胴部に該ハウジングの外表面から前記貫通孔の内部に臨むブラシ取付窓が設けられ、そのブラシ取付窓に、複数の前記導電ブラシを一体に具備した導電ブラシカセットが着脱自在に装着されていることを特徴とするＸ線発生装置。
2. 前記ハウジングが前記真空ケースに取り付けられたときに前記真空ケース外に位置するハウジングの胴部に、前記ブラシ取付窓が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
3. 前記軸受と、その後方に配置された前記冷媒シールとの間に位置するハウジングの胴部に、前記ブラシ取付窓が配置されていることを特徴とする請求項２に記載のＸ線発生装置。
4. 前記導電ブラシカセットが、
   前記回転対陰極の中空軸部の周方向に間隔をおいた少なくとも２箇所の位置で、該中空軸部の外周に摺動接触するように設けられた前記複数の導電ブラシと、
   それぞれに前記導電ブラシが先端に取り付けられており、弾性押圧力を持って、前記導電ブラシを前記回転対陰極の外周に摺動接触させる複数の板バネと、
   該各板バネの基端を支持すると共に、前記ハウジングに対し着脱自在に設けられ、前記ハウジングの胴部のブラシ取付窓に外側から装着固定されることで、前記板バネを介して前記各導電ブラシを前記回転対陰極の中空軸部の外周に摺動接触させるカセット本体と、
   から構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
5. 前記電動機が、前記ハウジングの前端部と前記対陰極部との間に配設されており、対陰極部側にロータが設けられ、前記ハウジングの前端部側に、前記ロータを回転させるためのコイルが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
6. 前記ハウジングの貫通孔の後端にシールキャップが着脱可能に液密状態で嵌合されており、そのシールキャップに前記冷媒シールが取り付けられると共に、該シールキャップに、前記ハウジングに形成された冷媒流入口を前記往路に連通させる流入側連通路と、前記ハウジングに形成された冷媒流出口を前記復路に連通させる流出側連通路とが設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
7. 前記シールキャップの軸方向の前部に、前記冷媒シールの外周を着脱自在に嵌合するシール嵌合孔が設けられ、そのシール嵌合孔より軸方向の後側に、前記流入側連通路と流出側連通路とが互いに流路を分けて設けられていることを特徴とする請求項６に記載のＸ線発生装置。
8. 前記セパレータ部材は、
   後端が前記シールキャップに固定されて前記回転対陰極の中空軸部の内部に同心状に挿入されることで、前記中空軸部の内部の前記冷媒流路を、前記管状軸部の内側の流路と外側の流路とに仕切り、前記内側の流路及び外側の流路のいずれか一方を前記往路とし他方を前記復路とする管状軸部を有しており、
   前記シールキャップのシール嵌合孔より軸方向の後側に、前記管状軸部の外周の嵌まる軸部嵌合孔が設けられ、
   前記軸部嵌合孔の内壁面に、前記流入側連通路と流出側連通路のうちの一方の開口が設けられ、
   前記軸部嵌合孔と前記シール嵌合孔に嵌合される冷媒シールとの間に位置するシールキャップの内壁面に、前記流入側連通路と流出側連通路のうちの他方の開口が設けられていることを特徴とする請求項７に記載のＸ線発生装置。

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