JP3777539B2 - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線発生装置に関し、更に詳しくは、医用や産業用のＸ線発生装置のうち、小型化の要求に基づいてＸ線管球およびそれに高電圧を供給する高電圧発生回路を、絶縁油が充填された封入容器内に収容したタイプのＸ線発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線発生装置は、一般に、真空ガラス管内に封入されたアノード（陽極）とカソード（陰極）間に高電圧を印加することによってカソードからの熱電子をアノードに衝突させ、その制動放射によりＸ線を発生させる。
【０００３】
この種のＸ線発生装置において、特に歯科用や、医用のうちの外科用、および産業用のＸ線発生装置では、小型化の必要性から、図５に内部構造を示す正面断面図を、図６にはそのＡ−Ａ断面図をそれぞれ模式的に示すように、Ｘ線管球５１と高電圧発生回路基板５２とが、絶縁油５３を充填した一つの封入容器５４内に収容される。
【０００４】
高電圧発生回路基板５２は、封入容器５４に設けられた入力端子５８を介して外部電源に接続され、多段のダイオードとコンデンサを主体とするコックロフト回路により、電源電圧を昇圧して３万〜２０万Ｖの高電圧を発生し、Ｘ線管球５１のアノード５１ａとカソード５１ｂ間に印加する。この高電圧の印加により、カソード５１ｂからの熱電子がアノード５１ａに衝突し、制動放射によってＸ線が発生する。
【０００５】
この動作においてＸ線管球５１が発熱（主としてアノード５１ａで発熱）するが、その熱はＸ線管球５１から直接的に、あるいはＸ線管球５１に設けられた冷却フィン５１ｃを介して絶縁油５３に伝わり、次いで封入容器５４の壁体を介して当該封入容器５４の壁体外周面に設けられた放熱フィン５５に伝達され、封入容器５４の外方に設けられている外囲器５６に配置されたファン５７の駆動によって外部に放熱されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような従来のＸ線発生装置においては、封入容器５４内に充填された熱媒体である絶縁油５３は、この封入容器５４内において自然対流によって流れるだけであり、従ってその流れは極めて緩いものである。そのため、放熱フィン５５およびファン５７を設けているにも係わらず、期待されるほどの放熱効果が得られず、Ｘ線管球５１の発熱により相当の温度上昇が生じる。その結果、場合によっては高電圧発生回路基板５２に搭載されている電子部品が破壊されたり、あるいは寿命が低下するなど、信頼性の点で問題があった。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、Ｘ線管球で発生した熱を絶縁油を介して速やかに封入容器に伝達することができ、これによって封入容器に設けられた放熱手段を介してその熱を速やかに外部に放熱することができ、もって封入容器内の温度上昇を抑制して長寿命・高信頼性を実現することのできるＸ線発生装置の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のＸ線発生装置は、高電圧の印加によりＸ線を発生させるＸ線管球と、そのＸ線管球に印加すべき高電圧を発生する高電圧発生回路とが、絶縁油が充填された封入容器内に収容されているとともに、その封入容器の壁体の外面の少なくとも一部に放熱フィンが設けられ、この放熱フィンに冷却風を送風するファンが設けられてなるＸ線発生装置において、上記封入容器の壁体の内面に、上記放熱フィンに対応させて伝熱フィンが設けられ、この伝熱フィンはループ状のものが互いに平行に間隔を開けて配置されていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【０００９】
ここで、本発明においては、上記伝熱フィンは、所定の幅を持つ基部から複数の細片が当該基部の長手方向に直交する方向に一方の側面から櫛歯状に突出し、かつ、その各細片を屈曲させて上記長手方向から見て半ループ状に形成してなる金属製の櫛状部材の２個からなり、これらの櫛状部材の細片どうしで長手方向から見てループを形成するように当該各櫛状部材の基部を重ね合わせて上記封入容器の壁体に固定している構成（請求項２）を好適に採用することができ、その伝熱フィンのループ形状を角ループ形状とすること（請求項３）ができる。
【００１０】
そして本発明においては、上記放熱フィンおよび伝熱フィンが、封入容器の上部壁体に設けられている構成（請求項４）を採用することが好ましい。
【００１１】
本発明は、封入容器内に充填されている熱媒体である絶縁油に伝達された熱を、外面に放熱フィンが設けられている封入容器の壁体に対して効率的に伝達することで、所期の目的を達成しようとするものであって、封入容器の壁体の内面にループ状の伝熱フィンを設けることにより、Ｘ線管球で発生して絶縁油に伝達された熱は、絶縁油内に突出して当該絶縁油と大きな面積で接触するループ状の伝熱フィンを介して封入容器の壁体に速やかに伝達され、この封入容器の壁体外面に設けられた放熱フィンおよびファンからなる放熱手段によって効率的に外部に放出される。その結果、絶縁油の熱の封入容器壁体に対する伝達効率を大幅に向上させることができる。
【００１２】
また、請求項２に係る発明のように、伝熱フィンの形態として、所定の幅を持つ基部から複数の細片が当該基部の長手方向に直交する方向に一方の側面から櫛歯状に突出し、かつ、その各細片を屈曲させて上記長手方向から見て半ループ状に形成してなる金属製の櫛状部材の２個からなるものとし、これらの櫛状部材を互いの細片どうしが長手方向から見てループ状となるように当該各櫛状部材の基部を重ね合わせて上記封入容器の壁体に固定するものを用いることにより、簡単な構成のもとに、絶縁油に対する接触接触面積と、封入容器の壁体に対する接触面積の双方を大きくすることができる。
【００１３】
そして、請求項４に係る発明のように、封入容器に対する伝熱フィンおよび放熱フィンの取り付け部位を封入容器の上部壁体とすることによって、対流により封入容器の上部に流れてくる比較的高温の絶縁油の熱が伝熱フィンに伝達され、封入容器の上部壁体を介して放熱フィンとファンにより放熱されるため、その放熱効率が高く、また、容器内上部において熱を奪われた絶縁油が下方に流れるために、封入容器内の絶縁油の対流を促進するという効果も生じる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１および図２は本発明の実施の形態の説明図で、図１は内部構造を表すべく封入容器４並びに外囲器６の手前側の壁体部分を切断して示す正面図で、図２はそのＡ−Ａ断面図である。
【００１５】
Ｘ線管球１およびその電源回路部を構成する高電圧発生回路基板２は、絶縁油３が充填された封入容器４内に収容されている。このＸ線管球１および高電圧発生回路基板２は、図５，図６に示した従来のものと同等であって、高電圧発生回路基板２はコックロフト回路を主体とし、封入容器４に設けられた入力端子４ａを介して外部電源に接続され、その電源電圧を昇圧して３〜２０万Ｖの高電圧を発生してＸ線管球１のアノード１ａとカソード１ｂ間に印加する。この高電圧の印加によりカソード１ｂからの熱電子が発生してアノード１ａに衝突し、制動放射によりＸ線が発生する。このＸ線管球１で発生したＸ線は、封入容器４の底面に設けられているＸ線放射口４ｃを介して外部に放射される。なお、Ｘ線管球１のアノード１ａ側の端面には、従来のものと同様の冷却フィン１ｃが取り付けられている。
【００１６】
さて、この例において封入容器４は黄銅製であり、その上部壁体４ｂの外面にはアルミニウム製の複数の放熱フィン５が設けられているとともに、その各放熱フィン５の外側はトンネル状の外囲器６に囲まれている。そして、この外囲器６の一端側には冷却ファン７が取り付けられているとともに、他端側は開放されている。
【００１７】
また、封入容器４の上部壁体４ｂの内面には、放熱フィン５に対応して伝熱フィン８が複数列にわたって取り付けられている。この各列の伝熱フィン８は、例えば黄銅製もしくは銅製であり、図３に図２の要部拡大図を示すように、それぞれ２つの櫛状部材８１，８２からなっている。これらの各櫛状部材８１，８２は、互いに略同等の形状をしており、図４（Ａ）に一部を省略した正面図を、同図（Ｂ）にはその底面図を、同図（Ｃ）に右側面図を示すように、それぞれ平面状の基部８１ａ，８２ａの一側面から当該基部８１ａ，８２ａの面に直交する向きに多数のフィン８１ｂ，８２ｂが突出し、かつ、その各フィン８１ｂ，８２ｂの先端が自己の中心軸の向きに折れ曲がっている。封入容器４の上部壁体４ｂの内面に対しては、部材８１，８２の各基部８１ａ，８２ａを重ね合わせた状態で、かつ、各フィン８１ｂと８２ｂの折れ曲がった先端どうしが突き合わされた状態でねじ止めされている。これにより、互いに対向するフィン８１ａと８２ｂが角ループを形成している。また、上部壁体４ｂと櫛状部材８１の基部８１ａ、および、櫛状部材８１と８２の基部８１ａと８２ａどうしが相互に隙間なく密着するように、これらの間に半田が流し込まれて金属接合されている。
【００１８】
以上の実施の形態において、Ｘ線管球１を駆動することによって発生する熱は、Ｘ線管球１から直接に、あるいは冷却フィン１ｃを介して絶縁油３に伝わる。これによってＸ線管球１の近傍の絶縁油３が加熱され、対流によって封入容器４内で上方に向かうとともに、絶縁油３の全体の温度が次第に上昇していく。このとき、絶縁油３の熱は、封入容器４の上部壁体４ｂの内面に設けられて、大きな接触面積のもとに絶縁油３内に浸っている各伝熱フィン８に伝わり、上部壁体４ｂを介してその外面に設けられている放熱フィン５に伝達される。そして、冷却ファン７を回転させることにより、その放熱フィン５に伝わった熱が外部に放出される。
【００１９】
また、封入容器４内の上方において放熱フィン５により熱を奪われて相対的に冷えた絶縁油３は、対流により容器４の下方へと移動し、Ｘ線管球１の周囲へと戻り、絶縁油３の自然対流が促進され、全体としての放熱効果がより一層大きなものとなる。
【００２０】
ここで、本発明においては、封入容器４の壁体内面に装着されて絶縁油３内に浸漬される伝熱フィン８の形状については特に限定されるものではなく、上記のように矩形のループ状とするほか、馬蹄形のループ状とすることもできる。そして、このようなループ状の多数のフィンを平面状の基部を介して封入容器４の壁体に対して密着させることによって、絶縁油に対する接触面積を大きくし、かつ、封入容器４の壁体に対する接触面積を大きくすることができ、封入容器４内の絶縁油３の熱を効率的に当該封入容器４の壁体に対して伝達することが可能となる。
【００２１】
また、以上の実施の形態では、放熱フィン５および伝熱フィン８を封入容器４の上部壁体４ｂの内外面に設けた例を示したが、上部壁体４ａのほか、側壁にも同様の放熱フィン５および伝熱フィン８を固着してもよい。その場合、その側壁の放熱フィンにも冷却ファンによる送風が当たるようにすることが望ましい。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、Ｘ線管球および高電圧発生回路基板を、絶縁油が充填され、かつ、外面に放熱フィンが設けられてファンにより冷却のための送風がなされる放熱手段を備えた封入容器内に収容したＸ線発生装置において、封入容器の内面に、放熱フィンに対応させて、互いに平行に間隔をあけて配置されるループ状の伝熱フィンを設け、この伝熱フィンを介して絶縁油の熱を効率的かつ速やかに封入容器壁体に伝達して放熱フィンに伝えるので、Ｘ線管球の駆動によって発生して絶縁油に伝達された熱が速やかに外部に放熱され、封入容器内の温度の上昇を有効に抑制することができる。その結果、高電圧発生回路の素子の破壊等を防止し、長寿命で高い信頼性を備えたＸ線発生装置が得られる。
【００２３】
また、請求項２に係る発明のように、伝熱フィンを、平面状の基部の一方の側面から複数の細片を長手方向に直交する方向に突出させ、その各細片を屈曲させて長手方向から見て半ループ状とした櫛状部材の２個によって構成し、これらの各櫛状部材の各細片で長手方向から見てループ状となるように各基部を重ね合わせて封入容器の壁体に固定した構造とすることにより、比較的簡単な構成のもとに、絶縁油に対する接触面積と封入容器壁体に対する接触面積の双方を大きくすることができ、絶縁油の熱の封入容器壁体に対して効率的に伝達することが可能となる。
【００２４】
また、請求項４に係る発明のように、放熱フィンおよびファンからなる放熱手段と伝熱フィンを、封入容器の上部壁体の外面および内面に設けると、封入容器内における対流により容器上方に移動した比較的高い温度の絶縁油の熱を伝熱フィンを介して放熱フィンに伝えることができ、効率的な熱放出が可能となると同時に、封入容器内部の絶縁油の対流を促進してＸ線管球の熱を有効に奪うことができるという効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の説明図で、封入容器４の内部構造を表すべく当該封入容器４並びに外囲器６の手前側の壁体部分を切断して示す正面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態における伝熱フィン８を構成する櫛状部材８１，８２の説明図で、（Ａ）は一部を省略した正面図、（Ｂ）はその底面図、（Ｃ）は右側面図である。
【図５】Ｘ線管球および高電圧発生回路基板を絶縁油が充填された封入容器内に収容した従来のＸ線発生装置の内部構造を表す正面断面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１ Ｘ線管球
１ａ アノード
１ｂ カソード
１ｃ 冷却フィン
２ 高電圧発生回路基板
３ 絶縁油
４ 封入容器
４ａ 入力端子
４ｂ 上部壁体
４ｃ Ｘ線放射口
５ 放熱フィン
６ 外囲器
７ 冷却ファン
８ 伝熱フィン
８１，８２ 櫛状部材
８１ａ，８２ａ 基部
８１ｂ，８２ｂ フィン

Claims (4)

1. 高電圧の印加によりＸ線を発生させるＸ線管球と、そのＸ線管球に印加すべき高電圧を発生する高電圧発生回路とが、絶縁油が充填された封入容器内に収容されているとともに、その封入容器の壁体の外面の少なくとも一部に放熱フィンが設けられ、この放熱フィンに冷却風を送風するファンが設けられてなるＸ線発生装置において、
   上記封入容器の壁体の内面に、上記放熱フィンに対応させて伝熱フィンが設けられ、この伝熱フィンはループ状のものが互いに平行に間隔を開けて配置されていることを特徴とするＸ線発生装置。
2. 上記伝熱フィンは、所定の幅を持つ基部から複数の細片が当該基部の長手方向に直交する方向に一方の側面から櫛歯状に突出し、かつ、その各細片を屈曲させて上記長手方向から見て半ループ状に形成してなる金属製の櫛状部材の２個からなり、これらの櫛状部材の細片どうしで長手方向から見てループを形成するように当該各櫛状部材の基部を重ね合わせて上記封入容器の壁体に固定し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. 上記伝熱フィンのループ形状が矩形のループ形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線発生装置。
4. 上記放熱フィンおよび伝熱フィンが、封入容器の上部壁体に設けられていることを特徴とする請求項１、２または３に記載のＸ線発生装置。

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