JP3207265U

JP3207265U - Ｘ線管装置

Info

Publication number: JP3207265U
Application number: JP2016004062U
Authority: JP
Inventors: 辰也吉澤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2016-11-04
Anticipated expiration: 2026-08-22

Abstract

【課題】外囲器を高速で回転させた場合においても、循環する絶縁油の圧力を過度に高くすることなく、キャビテーションによる気泡の発生をより確実に防止することが可能なＸ線管装置を提供する。【解決手段】第１の管路３１における管容器１１側の位置には、電磁弁３５を備えた第１経路３４と、第１経路より内径が小さく圧力損失が大きな第２経路３３とが配設されている。また、第２の管路３２と管容器１１との間には、電磁弁が閉止された時に駆動され、第２の管路３２から管容器１１に流入する絶縁油の圧力を上昇させるための第２ポンプ４１が配設されている。この第２ポンプ４１と管容器１１とは、金属製の接続管４２により接続されている。【選択図】図１

Description

この考案は、熱電子を発生させる陰極と、この陰極から発生した熱電子が衝突することによりＸ線を発生させる陽極と、これらの陰極および陽極を内部に収容するとともに陽極とともに回転する外囲器とを備えた外囲器回転型Ｘ線管を有するＸ線管装置に関する。

このような外囲器回転型Ｘ線管を有するＸ線管装置においては、Ｘ線管に印加する高電圧の絶縁およびＸ線管の冷却を兼ねて、管容器内に冷媒として絶縁油が充填される。Ｘ線の照射時においては、特に、陽極が加熱され、その熱が絶縁油に伝達されるので、絶縁油は高温となる。このため、絶縁油をＸ線管と冷却器（オイルクーラ）との間で循環させる構成を採用している。

図６は、このような従来のＸ線管装置の概要図である。

このＸ線管装置は、主要部が管容器１１内に配設された外囲器回転型Ｘ線管１と、絶縁油の冷却器２と、管容器１１から冷却器２に絶縁油を送液する第１の管路３１と、冷却器２から管容器１１に絶縁油を送液する第２の管路３２と、を備える。

外囲器回転型Ｘ線管１は、熱電子を発生させる陰極と、この陰極から発生した熱電子が衝突することによりＸ線を発生させる陽極とを内部に収容する外囲器１３を備える。この外囲器１３は、管容器１１の外部に配設されたモータ２５の駆動により回転する。この外囲器１３は、管容器１１内に充填された絶縁油に浸漬されている。この外囲器１３の外周部には、外囲器１３と管容器１１とを高電圧絶縁する絶縁容器１２が配設されている。

絶縁油の冷却器２は、第１の管路３１から絶縁油を吸引し、第２の管路３２に絶縁油を送液するためのポンプ２３と、熱交換器２２とを備える。絶縁油は、外囲器回転型Ｘ線管１における陽極の冷却することにより高温となり、熱膨張により体積が増える。このため、冷却器２には、この絶縁油の膨張を吸収するためのゴム製や金属製のベローズ２１が配設されている。

このＸ線管装置においては、絶縁油は、管容器１１から第１の管路３１を介して、冷却器２におけるベローズ２１、ポンプ２３、熱交換器２２に送液され、第２の管路３２を介して管容器１１にもどる循環路を循環する。このとき、第１の管路３１および第２の管路３２の内部が負圧となると、第１の管路３１および第２の管路３２の表面から気体が透過して絶縁油への溶け込みが生ずることから、第１の管路３１および第２の管路３２を含む絶縁油の循環系を正圧とすることが好ましい。このため、ベローズ２１はポンプ２３の直前に配置される。そして、管容器１１には、ポンプ２３の吐出圧の半分程度の圧力がかかる構成となっている。

このような構成を有するＸ線管装置においては、外囲器１３が高速で回転することから、回転によるポンプ作用で圧力差が生じ、負圧になる領域ではキャビテーション（Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）という現象が発生し、絶縁油中に気泡が生ずる。このため、管容器１１内部の圧力を大気圧以上に維持するために、ポンプ２３の直前を大気圧とし、ポンプ２３の吐出圧で絶縁油を大気圧以上に維持する構成が採用される。

しかしながら、このような構成を採用したときには、第１の管路３１および第２の管路３２内の絶縁油の圧力が高くなる。一般的に、外囲器回転型Ｘ線管１および管容器１１は検査室に配置され、冷却器２は機械室に配置されることから、第１の管路３１および第２の管路３２の長さは３０メートル程度の長さとなる。このため、第１の管路３１および第２の管路３２内の絶縁油の圧力が過度に高くなった場合には、第１の管路３１または第２の管路３２におけるいずれかの領域において絶縁油が漏れる可能性がある。

このような問題を解決するため、冷媒が充填された管容器の中にＸ線管全体が回転する外囲器回転型のＸ線管装置であって、冷媒の温度制御を行う熱交換器と、内部の冷媒を循環する循環経路とを備え、循環経路を介して熱交換器および管容器を接続し、管容器から熱交換器へ流れる冷媒の循環経路において、管容器と熱交換器とを自動開閉が可能なバルブを有した第１経路と第１経路よりも配管を細くして圧力損失を大きくした第２経路とで並列に接続するとともに、Ｘ線管の回転数に応じて自動開閉が可能なバルブを切り替える構成を有するＸ線管装置が提案されている（特許文献１参照)。

特開２０１６−６２８８３号公報

上述した特許文献１に記載のＸ線管装置は、キャビテーションによる気泡の発生を抑制することができる優れたものではあるが、図６に示すポンプ２３の吐出圧が低い場合や、外囲器１３の回転数が高く、回転によるポンプ作用が大きい場合には、キャビテーションが発生する可能性がある。

この考案は上記課題を解決するためになされたものであり、外囲器を高速で回転させた場合においても、循環する絶縁油の圧力を過度に高くすることなく、キャビテーションによる気泡の発生をより確実に防止することが可能なＸ線管装置を提供することを目的とする。

第１の考案は、熱電子を発生させる陰極と、前記陰極から発生した熱電子が衝突することによりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容するとともに前記陽極とともに回転する外囲器と、を備えた外囲器回転型Ｘ線管と、前記外囲器回転型Ｘ線管と絶縁油とを収納する管容器と、循環ポンプと、熱交換器とを備えた絶縁油の冷却器と、前記管容器から前記冷却器に絶縁油を送液する第１の管路と、前記冷却器から前記管容器に絶縁油を送液する第２の管路と、を備えたＸ線管装置において、前記第１の管路は、開閉弁を備えた第１経路と、前記第１経路より圧力損失が大きな第２経路とを備えるとともに、前記第２の管路から前記管容器に流入する絶縁油の圧力を上昇させるための第２ポンプと、前記開閉弁が閉止されたときに、前記第２ポンプを駆動する制御部と、を備えたことを特徴とする。

第２の考案は、前記第２ポンプは、前記第２の管路と前記管容器との間に配設される。

第３の考案は、前記第１の管路は、前記管容器側の端部において、絶縁油の流路を前記第１経路と前記第２経路とに分岐した後、再度、合流させる。

第４の考案は、前記制御部は、前記外囲器の回転数に応じて、前記開閉弁を閉止し、かつ、前記第２ポンプを駆動する状態と、前記開閉弁を開放し、かつ、前記第２ポンプを駆動しない状態との切替を実行する。

第５の考案は、前記第１の管路の上流側および前記第２の管路の上流側に、潤滑油の圧力を検出する圧力スイッチを備える。

第１の考案によれば、第２ポンプの作用により、外囲器を高速で回転させた場合においても、循環する絶縁油の圧力を過度に高くすることなく、キャビテーションによる気泡の発生をより確実に防止することが可能となる。このとき、管容器からの絶縁油は圧力損失が大きな第２経路を通過することから、循環する絶縁油の圧力が過度に大きくなることはなく、絶縁油の漏洩を防止することが可能となる。

第２の考案によれば、第２ポンプが第２の管路と管容器との間に配設されることから、第２ポンプにより昇圧された絶縁油が管容器に直ちに流入する。このため、圧力が上昇した絶縁油が漏洩することを防止することが可能となる。

第３の考案によれば、第１の管路が、管容器側の端部において、絶縁油の流路を前記第１経路と前記第２経路とに分岐した後、再度、合流させることから、第１の管路を流れる絶縁油の圧力を低下させることができるとともに、単一の管路により絶縁油を冷却器に送液することが可能となる。

第４の考案によれば、外囲器の回転状態に応じて、絶縁油の圧力を適正な値に制御することが可能となる。

第５の考案によれば、圧力スイッチにより絶縁油の圧力の異常を検出することが可能となる。

この考案の第１実施形態に係るＸ線管装置の概要図である。外囲器回転型Ｘ線管１を管容器１１とともに示す断面概要図である。この考案の第１実施形態に係るＸ線管装置の主要な制御系を示すブロック図である。この考案の第２実施形態に係るＸ線管装置の概要図である。この考案の第２実施形態に係るＸ線管装置の主要な制御系を示すブロック図である。従来のＸ線管装置の概要図である。

以下、この考案の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この考案の第１実施形態に係るＸ線管装置の概要図である。また、図２は、外囲器回転型Ｘ線管１を管容器１１とともに示す断面概要図である。なお、図６に示す従来のＸ線管装置と同様の部材については、同一の符号を付している。

これらの図に示すように、このＸ線管装置は、主要部が管容器１１内に配設された外囲器回転型Ｘ線管１と、絶縁油の冷却器２と、管容器１１から冷却器２に絶縁油を送液する第１の管路３１と、冷却器２から管容器１１に絶縁油を送液する第２の管路３２と、を備える。

第１の管路３１における管容器１１側の位置には、この考案に係る開閉弁としての電磁弁３５を備えた第１経路３４と、第１経路３４より内径が小さく圧力損失が大きな第２経路３３とが配設されている。すなわち、第１の管路３１は、管容器１１側の端部において、絶縁油の流路を第１経路３４と第２経路３３とに分岐した後、再度、合流している。また、第２の管路３２と管容器１１との間には、第２の管路３２から管容器１１に流入する絶縁油の圧力を上昇させるための第２ポンプ４１が配設されている。この第２ポンプ４１と管容器１１とは、金属製の接続管４２により接続されている。

図２に示すように、外囲器回転型Ｘ線管１は、熱電子１００を発生させる陰極１４と、この陰極１４から発生し、図示を省略した偏向コイルにより偏向した熱電子１００が衝突することによりＸ線１０１を発生させる陽極１５とを内部に収容する外囲器１３を備える。この外囲器１３の外周部には、外囲器１３と管容器１１とを高電圧絶縁する絶縁容器１２が配設されている。外囲器１３には、陽極で発生したＸ線１０１を外部に取り出すためのＸ線窓６１が形成されており、絶縁容器１２にはＸ線窓６１を通過したＸ線を外部に取り出すためのＸ線窓６２が形成されている。さらに、管容器１１には、Ｘ線窓６２を通過したＸ線１０１を外部に取り出すためのＸ線窓６３が形成されている。

この外囲器１３は、管容器１１の外部に配設されたモータ２５の回転軸２４と接続されており、モータ２５の駆動により回転する。この外囲器１３の外周部に配設された絶縁容器１２には、管容器１１内に充填された絶縁油を取り入れるための開口部１８が形成されている。また、管容器１１には、図１に示す第１の管路３１に対して絶縁油を送液するための、図１に示す第１経路３４および第２経路３３に接続された送液口１７が形成されている。また、管容器１１には、図１に示す第２ポンプ４１からの昇圧された絶縁油を流入させるための、接続管４２に接続された流入口１６が形成されている。

再度、図１を参照して、絶縁油の冷却器２は、第１の管路３１から絶縁油を吸引し、第２の管路３２に絶縁油を送液するためのポンプ２３と、熱交換器２２とを備える。絶縁油は、外囲器回転型Ｘ線管１における陽極１５の冷却することにより高温となり、熱膨張により体積が増える。このため、冷却器２には、この絶縁油の膨張を吸収するためのゴム製や金属製のベローズ２１が配設されている。

図３は、この考案の第１実施形態に係るＸ線管装置の主要な制御系を示すブロック図である。

このＸ線管装置は、プロセッサーとしての論理演算を実行するＣＰＵを有する制御部５０を備える。この制御部５０は、上述した冷却器２のポンプ２３と、第２ポンプ４１と、電磁弁３５と、外囲器回転型Ｘ線管１のモータ２５と接続されている。

以上のような構成を有するＸ線管装置よりＸ線を照射する場合において、大きなＸ線量が必要ではなく、外囲器１３が低速で回転しているときには、制御部５０の制御により、電磁弁３５は開放されており、第２ポンプ４１は駆動されていない。この状態においては、管容器１１内の絶縁油は、第１経路３４および第２経路３３を通過した後、第１の管路３１を介して、冷却器２におけるベローズ２１、ポンプ２３、熱交換器２２に送液され、第２の管路３２から、駆動していない第２ポンプ４１および接続管４２を介して管容器１１にもどる循環路を循環する。

このときには、第１の管路３１および第２の管路３２の内部が負圧となると、第１の管路３１および第２の管路３２の表面から気体が透過して絶縁油への溶け込みが生ずることから、第１の管路３１および第２の管路３２を含む絶縁油の循環系を正圧とすることが好ましい。このため、ベローズ２１はポンプ２３の直前に配置される。そして、管容器１１には、ポンプ２３の吐出圧の半分程度の圧力がかかる構成となっている。

一方、より大きなＸ線量が必要とされ、外囲器１３が高速で回転するときには、回転によるポンプ作用で圧力差が生じてキャビテーションが発生する可能性がある。このため、外囲器１３を高速で回転するときには、制御部５０が電磁弁３５を閉止するとともに、第２ポンプ４１を駆動させた後で、モータ２５へ高速回転を開始するよう指令を出す。

この状態においては、第２ポンプ４１の作用により、外囲器１３の回転によるポンプ作用によりキャビテーションが生じやすい管容器１１内における絶縁油の流れの上流側の領域の内部圧力が上昇する。これにより、キャビテーションの発生を未然に防止することが可能となる。このときには、第２ポンプ４１は第２の管路３２と管容器１１との間に配設され、かつ、第２ポンプ４１と管容器１１とは金属製の接続管４２により接続されていることから、絶縁油の圧力が上昇した場合においても、絶縁油が漏洩することはない。

一方、管容器１１から図２に示す送液口１７を介して第１の管路３１に至る絶縁油は、圧力損失が大きな第２経路３３を介して第１の管路３１に流出する。このため、第１の管路３１内の絶縁油の圧力は小さなものとなる。これにより、第１の管路３１から冷却器２および第２の管路３２を経て第２ポンプ４１に至る絶縁油の循環路内の圧力を小さなものとすることが可能となる。

上述したように、一般的に、外囲器回転型Ｘ線管１および管容器１１は検査室に配置され、冷却器２は機械室に配置されることから、第１の管路３１および第２の管路３２の長さは３０メートル程度の長さとなる。このため、第１の管路３１および第２の管路３２内の絶縁油の圧力が過度に高くなった場合には、第１の管路３１または第２の管路３２内において絶縁油が漏れる可能性がある。しかしながら、このＸ線管装置によれば、第１の管路３１から冷却器２および第２の管路３２を経て第２ポンプ４１に至る絶縁油の循環路内の圧力を小さなものとすることができ、絶縁油の漏洩を効果的に防止することが可能となる。

次に、この考案の他の実施形態について説明する。図４は、この考案の第２実施形態に係るＸ線管装置の概要図である。また、図５は、この考案の第２実施形態に係るＸ線管装置の主要な制御系を示すブロック図である。なお、図１から図３に示す第１実施形態と同様の部材については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

この第２実施形態に係るＸ線管装置においては、第１の管路３１の上流側の第１経路３４と第２経路３３の合流領域に圧力スイッチ３６を配設するとともに、第２の管路３２の上流側である冷却器２からの絶縁油の出口側の位置に、圧力スイッチ３７を配設した構成を有する。これらの圧力スイッチ３６、３７は、図５に示す制御部５０に接続されている。

この第２実施形態に係るＸ線管装置においては、第１の管路３１において絶縁油の圧力が最も大きくなる第１の管路３１の上流側の第１経路３４と第２経路３３の合流領域の圧力を圧力スイッチ３６により検出し、第２の管路３２において絶縁油の圧力が最も大きくなる第２の管路３２の上流側である冷却器２からの絶縁油の出口側の位置の圧力を圧力スイッチ３７により検出することができる。これにより、絶縁油の圧力の異常を検出することが可能となる。このため、絶縁油の圧力異常時に、警報を発したり、外囲器回転型Ｘ線管１を停止させたりすることが可能となる。

１外囲器回転型Ｘ線管
２冷却器
１１管容器
１２絶縁容器
１３外囲器
１４陰極
１５陽極
２１ベローズ
２２熱交換器
２３ポンプ
２５モータ
３１第１の管路
３２第２の管路
３３第２経路
３４第１経路
３５電磁弁
３６圧力スイッチ
３７圧力スイッチ
４１第２ポンプ
４２接続管
５０制御部
１００熱電子
１０１Ｘ線

Claims

熱電子を発生させる陰極と、前記陰極から発生した熱電子が衝突することによりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容するとともに前記陽極とともに回転する外囲器と、を備えた外囲器回転型Ｘ線管と、
前記外囲器回転型Ｘ線管と絶縁油とを収納する管容器と、
循環ポンプと、熱交換器とを備えた絶縁油の冷却器と、
前記管容器から前記冷却器に絶縁油を送液する第１の管路と、
前記冷却器から前記管容器に絶縁油を送液する第２の管路と、
を備えたＸ線管装置において、
前記第１の管路は、開閉弁を備えた第１経路と、前記第１経路より圧力損失が大きな第２経路とを備えるとともに、
前記第２の管路から前記管容器に流入する絶縁油の圧力を上昇させるための第２ポンプと、
前記開閉弁が閉止されたときに、前記第２ポンプを駆動する制御部と、
を備えたことを特徴とするＸ線管装置。
請求項１に記載のＸ線管装置において、
前記第２ポンプは、前記第２の管路と前記管容器との間に配設されるＸ線管装置。
請求項１または請求項２に記載のＸ線管装置において、
前記第１の管路は、前記管容器側の端部において、絶縁油の流路を前記第１経路と前記第２経路とに分岐した後、再度、合流させるＸ線管装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載のＸ線管装置において、
前記制御部は、前記外囲器の回転数に応じて、前記開閉弁を閉止し、かつ、前記第２ポンプを駆動する状態と、前記開閉弁を開放し、かつ、前記第２ポンプを駆動しない状態との切替を実行するＸ線管装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載のＸ線管装置において、
前記第１の管路の上流側および前記第２の管路の上流側に、潤滑油の圧力を検出する圧力スイッチを備えるＸ線管装置。