JP2014078474A

JP2014078474A - 一体型ｘ線発生装置

Info

Publication number: JP2014078474A
Application number: JP2012226902A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Sugimura; 勝之杉村
Original assignee: Origin Electric Co Ltd
Current assignee: Origin Electric Co Ltd
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2014-05-01

Abstract

【課題】Ｘ線管球で発生した熱を効率的に放熱でき、熱的制限を満たして連続運転を可能できる一体型Ｘ線発生装置を提供することである。
【解決手段】Ｘ線管球１２と電源装置１３とを絶縁油が充填されたケース１１に収納して形成され、Ｘ線管球１２は、アノード電極１４とカソード電極１５との間に、電源装置１３から高電圧が印加されたときＸ線を発生させる。そして、絶縁型ヒートパイプ１８の一端はアノード電極１４またはアノード電極保持部１７に取り付けられ、絶縁型ヒートパイプ１８の他端はケース１１の内面に取り付けられ、絶縁型ヒートパイプ１８により、Ｘ線管球１２をケースの内面に伝導するとともに、Ｘ線管球１２をケース１１に支持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線を発生するＸ線管球とこのＸ線管球に高電圧を印加する電源装置とを同じケースに収納した一体型Ｘ線発生装置に関する。

Ｘ線発生装置は、Ｘ線管球のアノード電極とカソード電極との間に高電圧を印加して、Ｘ線管球からＸ線を発生させるものである。すなわち、絶縁油を充填したケースにＸ線管球を収納し、Ｘ線管球のカソード電極から放出された熱電子をアノード電極に衝突させてＸ線を発生させる。

このとき、アノード電極に衝突する熱電子エネルギーのほとんどは熱に変換されるので、Ｘ線管球のアノード電極で発生した熱を放熱する必要がある。これは、絶縁油の温度が所定値（例えば、６０、７０℃）にまで達した場合には、Ｘ線管球の動作を停止させる安全機構が備えられているので、この安全機構の動作によるＸ線発生装置の運転停止を避けるためである。特に、Ｘ線管球と電源装置とを同じケースに収納した一体型Ｘ線発生装置においては、小型化を図る上で、この熱的制限を満たすように放熱する必要性が高い。

通常、Ｘ線管球のアノード電極で発生した熱は、絶縁油を介してケースへ熱伝達し、ケースから放熱するようにしている。さらに、放熱を高めるために、ケースに熱伝達された熱をヒートパイプを介して放熱部材（Ｃアーム）に熱伝導し、その放熱部材から放熱をするようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、Ｘ線管球のアノード電極で発生した熱のケースへの熱伝達を高めるため、Ｘ線管球のアノード電極で発生した熱を電熱器を介してケースへ熱伝導し、ケースから放熱して冷却効果を高めたものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−１５４２３６号公報特開２００７−８０５６８号公報

しかし、絶縁油を介してケースへ熱伝達しケースから放熱するものでは、アノード電極とケースとの間が絶縁油を介した熱伝達となるため、熱の伝わりが熱伝導よりも低くなり冷却能力が下がる。

特許文献１のものでは、ケースに熱伝達された熱をヒートパイプを介して放熱部材（Ｃアーム）に熱伝導し、その放熱部材から放熱をするので、冷却効率は向上するが、アノード電極とケースとの間は相変わらず熱伝達であるので、冷却能力の向上が図れたものではない。

また、特許文献２のものでは、アノード電極とケースとの間に電熱器を設けているので、アノード電極とケースとの間は熱伝導となり、熱伝達よりも熱の伝わり方がよくなるが、アノード電極とケースとの間を最短距離で結ばないと熱の伝わりが悪くなり冷却効率が落ちる。従って、アノード電極とケースとの間が最短距離となる位置に電熱器を設けなければならないという制約がある。

本発明の目的は、Ｘ線管球で発生した熱を効率的に放熱でき、熱的制限を満たして連続運転を可能できる一体型Ｘ線発生装置を提供することである。

本発明に係る一体型Ｘ線発生装置は、アノード電極とカソード電極とを有し前記アノード電極と前記カソード電極との間に高電圧が印加されたときＸ線を発生させるＸ線管球と、前記アノード電極と前記カソード電極との間に高電圧を印加するための電源装置と、前記Ｘ線管球と前記電源装置とを収納し絶縁油が充填されたケースと、一端が前記アノード電極またはアノード電極保持部に取り付けられ他端が前記ケース内面に取り付けられ前記Ｘ線管球を前記ケースに支持する絶縁型ヒートパイプとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、絶縁型ヒートパイプは、一端がアノード電極またはアノード電極保持部に取り付けられ、他端がケース内面に取り付けられるので、絶縁型ヒートパイプによりＸ線管球をケースに支持することができる。また、絶縁型ヒートパイプにより、Ｘ線管球のアノード電極の熱をケースに伝導できるので、冷却効果がアップし、一体型Ｘ線発生装置の連続運転時間を伸ばすことができる。また、絶縁型ヒートパイプは、ケース内面のどの位置にも自在に引き回すことができるので、放熱部の取付位置が制約されない。このため、他部品の実装自由度が高まる。

本発明の実施形態１に係る一体型Ｘ線発生装置の構成図。本発明の実施形態２に係る一体型Ｘ線発生装置の構成図。本発明の実施形態３に係る一体型Ｘ線発生装置の構成図。本発明の実施形態３に係る一体型Ｘ線発生装置の他の一例の構成図。本発明の実施形態３に係る一体型Ｘ線発生装置の別の他の一例の構成図。本発明の実施形態４に係る一体型Ｘ線発生装置の構成図。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態１に係る一体型Ｘ線発生装置の構成図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図である。一体型Ｘ線発生装置は、絶縁油が充填されたケース１１内にＸ線管球１２と電源装置１３とを収納して構成される。Ｘ線管球１２は、アノード電極１４とカソード電極１５とを有し、アノード電極１４とカソード電極１５との間に高電圧を印加するための電源装置１３が接続される。

Ｘ線管球１２は、電源装置１３からアノード電極１４とカソード電極１５との間に高電圧が印加されたとき、Ｘ線照射窓１６からＸ線を発生させる。すなわち、Ｘ線管球１２のカソード電極１５から放出された熱電子は、アノード電極１４に衝突してＸ線を発生し、Ｘ線はＸ線照射窓１６から出射する。この場合、アノード電極１４に衝突する熱電子エネルギーのほとんどは熱に変換されるので、Ｘ線管球１２のアノード電極１４では熱が発生し高温となる。

本発明の実施形態では、アノード電極１４またはアノード電極保持部１７に絶縁型ヒートパイプ１８の一端を取り付け、他端をケース１１の内面に取り付けて、アノード電極１４で発生する熱を絶縁型ヒートパイプ１８によりケース１１に熱伝導し、ケース１１から放熱するように構成している。また、絶縁型ヒートパイプ１８によりＸ線管球１２をケース１１内に支持するようにしている。絶縁型ヒートパイプ１８を用いるのは、アノード電極１４とケース１１との間の絶縁を確保するためである。

図１では、絶縁型ヒートパイプ１８の一端は、アノード電極保持部１７に取り付けられ、他端はＸ線管球の長手方向が対面するケース１１の内面にヒートプレート１９を介して取り付けられた場合を示している。なお、図１（ｂ）では絶縁型ヒートパイプ１８及びヒートプレート１９の図示を省略している。

ここで、絶縁型ヒートパイプ１８の他端が取り付けられるケース１１の内面は、ケース１１が直方体である場合、６つの内面のうち、いずれの面でもよいが、図１（ａ）に示すように、Ｘ線管球１２の長手方向が対面する内面が望ましい。これは、Ｘ線管球１２の長手方向が対面する内面は、放熱面を大きく取ることができるからである。また、アノード電極１４やカソード電極１５と対面するケース面には、その他の部材が取り付けられることがあり、その他の部品の実装箇所を確保しておくためである。

実施形態１では、絶縁型ヒートパイプ１８の一端がアノード電極保持部１７に取り付けられ、他端がケース１１の内面に取り付けられるので、絶縁型ヒートパイプ１８によりＸ線管球１２をケース１１に支持することができる。また、絶縁型ヒートパイプ１８により、Ｘ線管球１２のアノード電極の熱をケース１１に伝導できるので、冷却効果がアップし、一体型Ｘ線発生装置の連続運転時間を伸ばすことができる。また、絶縁型ヒートパイプ１８は、ケース１１の内面のどの位置にも自在に引き回すことができるので、放熱部の取付位置が制約されない。このため、他部品の実装自由度が高まる。

図２は、本発明の実施形態２に係る一体型Ｘ線発生装置の構成図である。この実施形態２は、図１に示した実施形態１に対し、絶縁型ヒートパイプ１８の他端が取り付けられたケース１１の内面に対面するケース１１の外面にヒートシンク２０を設けたものである。図１と同一要素は同一符号を付し重複する説明は省略する。

図２において、絶縁型ヒートパイプ１８の他端が取り付けられたケース１１の長手方向の内面に対面するケース１１の外面には、ヒートシンク２０が設けられている。アノード電極１４で発生した熱は、絶縁型ヒートパイプ１８によりケース１１内面に伝導され、ケース１１の内面からケース１１の外面に伝達される。そして、そのケース１１の外面にはヒートシンク２０が設けられているので、放熱効果がさらに向上する。図２では、下側のケース１１の外面にヒートシンク２０を設けた場合を示しているが、上側のケース１１の外面にヒートシンク２０を設けるようにしてもよいし、上側及び下側の双方のケース１１の外面にヒートシンク２０を設けるようにしてもよい、
ヒートシンク２０は、例えば、熱が伝導しやすいアルミニウムや銅などの金属を用いて形成し、さらに、その放熱の性能を上げるためにフィンを設けるようにしてもよい。また、自然冷却だけでは冷却能力（熱の放散能力）が足りない場合には、ファンを取り付けて強制的に冷却するようにしてもよい。

次に、図３は、本発明の実施形態３に係る一体型Ｘ線発生装置の構成図である。この実施形態３は、図１に示した実施形態１に対し、絶縁型ヒートパイプ１８の一端をアノード電極１４またはアノード電極保持部に取り付け、絶縁型ヒートパイプ１８の他端をケース１１を貫通してケース１１の外部のヒートシンク２０に取り付けたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図３において、絶縁型ヒートパイプ１８の他端はケース１１の長手方向の側面を貫通してケース１１の外部のヒートシンク２０にヒートプレート１９を介して取り付けられている。通常、一体型Ｘ線発生装置はＸ線受信部と対になっており、例えば、医療用のＸ線ＴＶ装置では、一体型Ｘ線発生装置、Ｘ線受信部、制御装置、付属機器などから構成されている。従って、ケース１１の外部のヒートシンク２０は、例えば付属機器に配置可能である。

また、ヒートシンク２０に代えて、一体型Ｘ線発生装置、Ｘ線受信部、制御装置、付属機器を連結する連結部材のフレームに絶縁型ヒートパイプ１８の他端を取り付けるようにしてもよい。

図３では、下側のケース面を貫通してケース１１の外部のヒートシンク２０やフレームに絶縁型ヒートパイプ１８の他端を取り付けるようにしたが、上側のケース面を貫通してケース１１の外部のヒートシンク２０やフレームに絶縁型ヒートパイプ１８の他端を取り付けるようにしてもよいし、上側及び下側の双方のケース面を貫通してケース１１の外部のヒートシンク２０やフレームに絶縁型ヒートパイプ１８の他端を取り付けるようにしてもよい。

また、図４に示すように、絶縁型ヒートパイプ１８の他端をケース１１の短手方向の側面を貫通してケース１１の外部のヒートシンク２０’にヒートプレート１９’を介して取り付けるようにしてもよい。さらに、図５に示すように、ケース１１の長手方向の側面及び短手方向の側面の双方を貫通して、ケース１１の外部のヒートシンク２０、２０’にヒートプレート１９、１９’を介して取り付けるようにしてもよい。

次に、図６は、本発明の実施形態４に係る一体型Ｘ線発生装置の構成図である。この実施形態４は、図１に示した実施形態１に対し、絶縁型ヒートパイプ１８の一端をアノード電極１４またはアノード電極保持部に取り付け、絶縁型ヒートパイプ１８の他端をケース１１に設けられた切欠開口部２１を閉塞するようにケース１１に取り付けたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図６において、絶縁型ヒートパイプ１８の他端はケース１１に設けられた切欠開口部２１を閉塞するように取り付けられている。絶縁型ヒートパイプ１８の他端にはヒートプレート１９が取り付けられているので、このヒートプレート１９で切欠開口部２１を閉塞するようにケース１１に取り付ける。この場合、縁型ヒートパイプ１８の他端のヒートプレート１９は直接外気と接触するので放熱効果が向上する。

図６では、下側のケース面に切欠開口部２１を設けた場合について説明したが、上側のケース面に切欠開口部２１を設けるようにしてもよいし、上側及び下側の双方のケース面に切欠開口部２１を設けるようにしてもよい。

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…ケース、１２…Ｘ線管球、１３…電源装置、１４…アノード電極、１５…カソード電極、１６…Ｘ線照射窓、１７…アノード電極保持部、１８…絶縁型ヒートパイプ、１９…ヒートプレート、２０…ヒートシンク、２１…切欠開口部

Claims

アノード電極とカソード電極とを有し前記アノード電極と前記カソード電極との間に高電圧が印加されたときＸ線を発生させるＸ線管球と、前記アノード電極と前記カソード電極との間に高電圧を印加するための電源装置と、前記Ｘ線管球と前記電源装置とを収納し絶縁油が充填されたケースと、一端が前記アノード電極またはアノード電極保持部に取り付けられ他端が前記ケース内面に取り付けられ前記Ｘ線管球を前記ケースに支持する絶縁型ヒートパイプとを備えたことを特徴とする一体型Ｘ線発生装置。
前記絶縁型ヒートパイプの他端は、前記Ｘ線管球の長手方向が対面する前記ケース内面に取り付けることを特徴とする請求項１記載の一体型Ｘ線発生装置。
前記絶縁型ヒートパイプの他端が取り付けられた前記ケース内面に対面する前記ケース外面にヒートシンクを設けたことを特徴とする請求項２記載の一体型Ｘ線発生装置。
アノード電極とカソード電極とを有し前記アノード電極と前記カソード電極との間に高電圧が印加されたときＸ線を発生させるＸ線管球と、前記アノード電極と前記カソード電極との間に高電圧を印加するための電源装置と、前記Ｘ線管球と前記電源装置とを収納し絶縁油が充填されたケースと、一端が前記アノード電極またはアノード電極保持部に取り付けられ他端が前記ケースを貫通して前記ケース外部のヒートシンクまたはフレームに取り付けられ前記Ｘ線管球を前記ヒートシンクまたは前記フレームにてケース内に支持する絶縁型ヒートパイプとを備えたことを特徴とする一体型Ｘ線発生装置。
アノード電極とカソード電極とを有し前記アノード電極と前記カソード電極との間に高電圧が印加されたときＸ線を発生させるＸ線管球と、前記アノード電極と前記カソード電極との間に高電圧を印加するための電源装置と、前記Ｘ線管球と前記電源装置とを収納し絶縁油が充填されたケースと、一端が前記アノード電極またはアノード電極保持部に取り付けられ他端が前記ケースに設けられた切欠開口部を閉塞するように前記ケースに取り付けられ前記Ｘ線管球を前記ケースに支持する絶縁型ヒートパイプとを備えたことを特徴とする一体型Ｘ線発生装置。