JP4220881B2 - Ｘ線管装置 - Google Patents

Description

この発明は、Ｘ線管装置に係り、特に、回転陽極型Ｘ線管などが発生する熱の放出特性を向上させた回転陽極型Ｘ線管装置に関する。

回転陽極型Ｘ線管装置は、回転可能に支持された陽極ターゲットを真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管、回転陽極型Ｘ線管を収納するハウジングなどを備えて構成されている。真空外囲器は、Ｘ線を取り出すためのベリリウム（Ｂｅ）製のＸ線用出力窓を備えている。このような回転陽極型Ｘ線管装置は、陽極ターゲットなどが発生する熱を放出する場合、これを冷却するための冷却機構を備えている。

冷却機構を備えたＸ線管装置としては、以下のような提案が成されている。
（１）回転陽極型Ｘ線管及びステータを絶縁油中に浸し、発熱が大きい部分たとえば陽極ターゲット近傍に設けられる反跳電子捕捉トラップや真空外囲器の一部に設けられた流路に熱伝達効率の大きい水系冷却液を流して冷却し、この冷却液をこれら流路とクーラーユニットとの間で循環させるＸ線管装置（例えば、特許文献１参照。）。

（２）回転陽極型Ｘ線管及びステータを絶縁油ではなく水系冷却液中に浸し、ハウジングとクーラーユニットとの間に水系冷却液を循環させる以外は、（１）と同様に構成されたＸ線管装置（例えば、特許文献２参照。）。
米国特許６５１９３１７ 特表２００１−５０２４７３号公報

（１）のように構成されたＸ線管装置によれば、回転陽極型Ｘ線管及びステータが絶縁油中に浸っている構造であるため、絶縁油の温度上昇により絶縁油中に溶け込んだ気体が泡となって放出されることがある。このような気泡がＸ線用出力窓付近を通過すると、取り出されたＸ線の透過率を変化させてしまうおそれがある。Ｘ線管装置を使用中にこのような現象が発生すると、Ｘ線画像に影響を及ぼすため、好ましくない。

また、Ｘ線管装置を使用中に万が一Ｘ線用出力窓が破損した場合には、絶縁油がＸ線管内に流入して高温の陽極ターゲットに接して分解してガス化し、圧力上昇を来たすこととなり、安全上問題である。

（２）のように構成されたＸ線管装置においても、（１）と同様の問題がある。すなわち、水系冷却液の温度上昇により水系冷却液中に溶け込んだ気体が泡となって放出され、気泡がＸ線用出力窓付近を通過すると、取り出されたＸ線の透過率を変化させてしまうおそれがある。Ｘ線管装置を使用中にこのような現象が発生すると、Ｘ線画像に影響を及ぼすため、好ましくない。

また、Ｘ線管装置を使用中に万が一Ｘ線用出力窓が破損した場合には、水系冷却液がＸ線管内に流入して高温の陽極ターゲットに接して蒸発気化し、圧力上昇を来たすこととなり、安全上問題である。

さらに、（１）の場合には水系冷却液に浸らなかったＸ線管のＸ線用出力窓を構成するベリリウムを腐食させるという問題がある。この腐食が進行すると、Ｘ線用出力窓に穴が形成されるおそれがあるため、上述したような問題がより発生し易くなる。

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、Ｘ線出力性能を安定化することができるとともに熱の放出特性を向上させることができ、しかも、長期にわたって信頼性の高いＸ線管装置を提供することにある。

この発明の様態によるＸ線管装置は、
回転可能な陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに対向して配置された陰極を収納保持するとともにＸ線用出力窓を備えた真空外囲器を備えた回転陽極型Ｘ線管と、
前記陽極ターゲットを回転させるための誘導電磁界を発生するステータと、
少なくとも前記回転陽極型Ｘ線管を収納保持するハウジングと、
前記回転陽極型Ｘ線管の少なくとも一部に近接して設けられ、水系冷却媒体が循環する循環路と、
前記循環路の途中に設けられ前記水系冷却媒体を強制駆送する循環ポンプ、及び、前記水系冷却媒体の熱を放出させるラジエータを有するクーラーユニットと、
具備したＸ線管装置であって、
前記Ｘ線用出力窓の真空外に位置する表面の少なくとも一部が前記回転陽極型Ｘ線管を冷却するための冷却媒体に接触しないようシールしたシール構造体を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、Ｘ線出力性能を安定化することができるとともに熱の放出特性を向上させることができ、しかも、長期にわたって信頼性の高いＸ線管装置を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係るＸ線管装置について図面を参照して説明する。
図１に示すように、第１実施形態に係るＸ線管装置は、ハウジング１０、回転陽極型Ｘ線管１１などを備えて構成されている。ハウジング１０は、その内部に回転陽極型Ｘ線管１１を収納保持している。ハウジング１０は、回転陽極型Ｘ線管１１を収納した内部空間を満たす非水系冷却媒体として例えば絶縁油を収納している。

回転陽極型Ｘ線管１１は、真空外囲器１３などで構成されている。真空外囲器１３は、その一部に設けられたＸ線用出力窓１３ａを有している。このＸ線用出力窓１３ａは、回転陽極型Ｘ線管１１の内部で発生したＸ線を取り出すためベリリウム（Ｂｅ）などのＸ線透過材料によって形成されている。

また、真空外囲器１３は、たとえば径が大きい径大部１３１、径大部１３１よりも径が小さい径小部１３２、二重円筒の筒状部１３３、円筒状の陰極収納部１３４などから構成されている。径大部１３１、径小部１３２、及び、筒状部１３３は、管軸を中心にして同軸的に設けられ、陰極収納部１３４は、管軸からずれて設けられている。

回転可能な陽極ターゲット１５は、径大部１２１に配置されている。陰極１６は、陽極ターゲット１５に対向して陰極収納部１３４に配置されている。陰極収納部１３４の一部たとえば陰極１６を囲むように配置された壁部に反跳電子捕捉トラップ（シールド構造体）１７が設けられている。この反跳電子捕捉トラップ１７は、陽極ターゲット１５から反射した電子を捕捉する。

陰極１６は、陰極支持構体１８によって支持されている。陰極支持構体１８は、陰極収納部１３４の内側に固定されている。陽極ターゲット１５は、継手部１９を介して回転支持機構２０に連結され、回転支持機構２０によって回転可能に支持されている。

回転支持機構２０は、継手部１９と連結する回転体２２及びこの回転体２２のたとえば先端側の内側に嵌合する固定体２３などから構成されている。回転体２２における後端側の筒状部の外周面に筒状ロータ２４が接合されている。回転体２２と固定体２３との嵌合部分に動圧式すべり軸受、たとえばラジアル方向及びスラスト方向の動圧式すべり軸受（図示せず）が設けられている。固定体２３の両端部は、真空外囲器１３に固定されている。

真空外囲器１３の外側たとえば筒状ロータ２４を囲む位置には、ステータ２６が配置されている。このステータ２６は、陽極ターゲット１５を回転させるための誘導電磁界を発生する。ここでは、ステータ２６は、ハウジング１０内において、回転陽極型Ｘ線管１１とともに収納され、絶縁油に接している。

ハウジング１０のたとえば外には、クーラーユニット２７が設けられている。このクーラーユニット２７は、循環ポンプ２７ａ、熱交換器２７ｂなどから構成されている。循環ポンプ２７ａは、後述する水系冷却媒体（例えば不凍液）が循環する循環路の途中に設けられ、水系冷却媒体を強制駆送する。熱交換器（ラジエータ）２７ｂは、循環ポンプ２７ａの下流側に設けられ、水系冷却媒体の熱を放出させる。ここでの水系冷却媒体とは、例えば、ハウジング１０内の絶縁油よりも熱伝達効率の高い冷却媒体たとえば水分を含んだ不凍液であり、循環路に満たされている。

水系冷却媒体の循環路は、回転陽極型Ｘ線管１１の少なくとも一部に近接して設けられ、第１冷却路Ｃ１、第２冷却路Ｃ２、及び、第３冷却路を含んでいる。第１冷却路Ｃ１は、径大部１３１の下方、たとえば筒状部１３３側に形成されている。第２冷却路Ｃ２は、反跳電子捕捉トラップ１７に近接してまたはその内部に形成されている。第３冷却路Ｃ３は、固定体２３の内部に形成されている。

すなわち、径大部１３１の筒状部１３３側に位置する壁１３１ａの外側に、環状の壁部１４が壁１３１ａとほぼ平行に、かつ筒状部１３３を囲んで設けられている。第１冷却路Ｃ１は、壁１３１ａと壁部１４との間の円盤状空間２８によって形成されている。円盤状空間２８は、第１冷却路Ｃ１に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ１１及び第１冷却路Ｃ１から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ１２を有している。これら導入口Ｃ１１及び導出口Ｃ１２は、例えば、円盤状空間２８の中心部を挟んで両端（１８０°の間隔）に形成されている。

第２冷却路Ｃ２は、例えば反跳電子捕捉トラップ１７の内部の環状空間２９によって形成されている。環状空間２９は、第２冷却路Ｃ２に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ２１及び第２冷却路Ｃ２から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ２２を有している。

第３冷却路Ｃ３は、例えば固定体２３をＵ字状に貫通する貫通孔２３ａによって形成されている。固定体２３は、中空の棒状体であって、その一端部（ここでは筒状ロータ２４側の端部）が閉じられている。貫通孔２３ａ内部は隔壁で仕切られ、第３冷却路Ｃ３に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ３１及び第３冷却路Ｃ３から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ３２は、その両方が固定体２３の他端部（ここでは陰極収納部１３４側の端部）に設けられている。

クーラーユニット２７と導入口Ｃ２１との間、導出口Ｃ２２と導入口Ｃ１１との間、導出口Ｃ１２と導入口Ｃ３１との間、及び、導出口Ｃ３２とクーラーユニット２７との間は、それぞれ配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及び、Ｐ４で連結され、第１冷却路Ｃ１、第２冷却路Ｃ２、及び、第３冷却路Ｃ３を含めた循環路が形成されている。なお、配管Ｐ２及びＰ３は、図示の都合からその一部がハウジング１０の外側に示されているが、通常、いずれもハウジング１０内に設けられる。

クーラーユニット２７は、着脱自在の配管ジョイントを介してハウジング１０と接続されている。すなわち、ハウジング１０とクーラーユニット２７との間の循環路は、たとえばホースで構成されている。ホースとハウジング１０との接続部Ｔ１、Ｔ２およびホースとクーラーユニット２７との接続部Ｔ３、Ｔ４は、ハウジング１０側及びクーラーユニット２７側の少なくとも一方が着脱可能に構成されている。この構造により、ハウジング１０とクーラーユニット２７とを分離することができ、クーラーユニット２７などの据え付け作業や保守作業が容易になる。

上述した構成のＸ線管装置においては、ステータ２６が発生する誘導電磁界によって回転体２２が回転する。この回転動力が継手部１９を介して陽極ターゲット１５に伝達し、陽極ターゲット１５が回転する。この状態で、陰極１６から陽極ターゲット１５に電子ビームｅが照射され、陽極ターゲット１５からＸ線が放出される。Ｘ線は、Ｘ線用出力窓１３ａを通して外部に取り出される。このとき、陽極ターゲット１５で反射した電子ビームｅの一部が反跳電子捕捉トラップ１７で捕捉される。

回転陽極型Ｘ線管１１が動作状態に入ると、陽極ターゲット１５は電子ビームｅの照射により温度が上昇する。反跳電子捕捉トラップ１７も、陽極ターゲット１５から反射された電子ビームｅを捕捉することで温度が上昇する。ステータ２６もコイル部分に流れる電流で温度が上昇する。これらの熱の伝達により真空外囲器１３の温度も上昇する。

真空外囲器１３及びステータ２６の熱は、ハウジング１０内の絶縁油に伝達し、外部に放熱される。また、陽極ターゲット１５及び反跳電子捕捉トラップ１７の熱は、循環路内を循環する不凍液に伝達し、外部に放熱される。すなわち、クーラーユニット２７の循環ポンプ２７ａは、図中の矢印Ｙで示すように、不凍液を循環路内に循環させる。熱交換器２７ｂは、循環ポンプ２７ａから強制駆送されしかも回転陽極型Ｘ線管１１の冷却によって温度上昇した不凍液の熱を放出する。

クーラーユニット２７の熱交換器２７ｂから送出された不凍液は、配管Ｐ１を介して導入口Ｃ２１に導入された後、環状空間２９（第２冷却路Ｃ２）を通過する際に反跳電子捕捉トラップ１７を冷却する。そして、導出口Ｃ２２から導出された不凍液は、配管Ｐ２を介して導入口Ｃ１１に導入された後、円盤状空間２８（第１冷却路Ｃ１）を通過する際に真空外囲器１３の径大部１３１を冷却する。

そして、導出口Ｃ１２から導出された不凍液は、配管Ｐ３を介して導入口Ｃ３１に導入された後、固定体２３の内部を往復するように設けられた貫通孔２３ａ（第３冷却路Ｃ３）を通過する際に固定体２３を冷却する。そして、導出口Ｃ３２から導出された不凍液は、配管Ｐ４を介してクーラーユニット２７に還流される。

ところで、Ｘ線用出力窓１３ａは、回転陽極型Ｘ線管１１を冷却するための冷却媒体に接触しないようシールされている。すなわち、図１に示した第１実施形態では、Ｘ線用出力窓１３ａを備えた真空外囲器１３は、ハウジング１０内に満たされた冷却媒体としての絶縁油に接触している。このため、Ｘ線用出力窓１３ａの真空外に位置する表面は、冷却媒体に接触してしまう。

そこで、この実施の形態に係るＸ線管装置では、Ｘ線用出力窓１３ａの真空外に位置する表面の少なくとも一部が冷却媒体に接触しないようシールしたシール構造体Ｓが設けられている。このシール構造体Ｓは、Ｘ線用出力窓１３ａを囲むように真空外囲器１３の外面とハウジング１０の内面との間に配置されている。これにより、Ｘ線用出力窓１３ａは、その内面が真空下に曝され、またその外面がシール構造体Ｓによってシールされたシール環境下に曝されることになり、冷却媒体から完全にシールされる。

上述した第１実施形態に係るＸ線管装置によれば、温度上昇の高い部分たとえば反跳電子捕捉トラップ１７や真空外囲器１３の一部の熱は、第１冷却路Ｃ１、第２冷却路Ｃ２、及び、第３冷却路Ｃ３を流れる熱伝達効率の高い水系冷却媒体（不凍液など）によって効率的に放出される。また、径大部１３１では第１冷却路Ｃ１を流れる不凍液と絶縁油との間で熱交換が行われる。この場合、絶縁油は、壁部１４の外面に接触しながら移動するため、不凍液との間に効率的な熱交換が行われ、絶縁油による熱の放熱特性が向上する。その結果、絶縁油に対する熱交換器が不要となり、装置構成が簡単になる。

また、ステータ２６の周囲は、水系冷却媒体に接することがなく、絶縁油が流れるため、電気絶縁性の低下や出力窓の腐食なども防止することが可能となる。加えて、Ｘ線用出力窓１３ａは、冷却媒体から完全にシールされるため、腐食を防止することが可能となる。

さらに、Ｘ線管装置を使用中に万が一Ｘ線用出力窓が破損した場合であっても、冷却媒体が回転陽極型Ｘ線管１１の内部に流入することがなく、安全上の問題を回避することができる。

またさらに、Ｘ線用出力窓１３ａは、冷却媒体と接触することがなく、冷却媒体で発生した気泡がＸ線用出力窓１３ａの周辺を通過することもない。このため、Ｘ線用出力窓１３ａから取り出されたＸ線の透過率が変化することがなく、Ｘ線画像に悪影響を及ぼすことを防止できる。

したがって、Ｘ線出力性能を安定化することができるとともに、熱の放出特性が良好であって、しかも、長期にわたって高い信頼性を確保することが可能なＸ線管装置を提供することができる。

次に、この発明の第２実施形態に係るＸ線管装置について説明する。なお、第１実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

図２に示すように、第３冷却路Ｃ３は、例えば固定体２３を直線的に貫通する貫通孔２３ａによって形成されている。固定体２３は、中空の棒状体であって、その両端部が開放されている。貫通孔２３ａは、第３冷却路Ｃ３に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ３１及び第３冷却路Ｃ３から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ３２を有しており、導入口Ｃ３１が固定体２３の一端部（ここでは筒状ロータ２４側の端部）に設けられているとともに導出口Ｃ３２が固定体２３の他端部（ここでは陰極収納部１３４側の端部）に設けられている。

クーラーユニット２７と導入口Ｃ２１との間、導出口Ｃ２２と導入口Ｃ１１との間、導出口Ｃ１２と導入口Ｃ３１との間、及び、導出口Ｃ３２とクーラーユニット２７との間は、それぞれ配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及び、Ｐ４で連結され、第１冷却路Ｃ１、第２冷却路Ｃ２、及び、第３冷却路Ｃ３を含めた循環路が形成されている。なお、配管Ｐ２は、図示の都合からその一部がハウジング１０の外側に示されているが、通常、ハウジング１０内に設けられる。

上述した構成のＸ線管装置においては、導出口Ｃ１２から導出された不凍液は、配管Ｐ３を介して導入口Ｃ３１に導入された後、固定体２３の内部において一方向（筒状ロータ２４側から陰極収容部１３４側に向かう方向）に延在された貫通孔２３ａ（第３冷却路Ｃ３）を通過する際に固定体２３を冷却するように構成されている。

このような第２実施形態においても、Ｘ線用出力窓１３ａは、回転陽極型Ｘ線管１１を冷却するための冷却媒体に接触しないようシール構造体Ｓによってシールされている。したがって、上述した第２実施形態に係るＸ線管装置によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる。

次に、この発明の第３実施形態に係るＸ線管装置について説明する。なお、第１実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

図３に示すように、第３冷却路Ｃ３は、例えば固定体２３をＵ字状に貫通する貫通孔２３ａによって形成されている。固定体２３は、中空の棒状体であって、その一端部（ここでは筒状ロータ２４側の端部）が閉じられている。貫通孔２３ａ内部は隔壁で仕切られ、第３冷却路Ｃ３に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ３１及び第３冷却路Ｃ３から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ３２は、その両方が固定体２３の他端部（ここでは陰極収納部１３４側の端部）に設けられている。

クーラーユニット２７と導入口Ｃ２１との間、導出口Ｃ２２と導入口Ｃ３１との間、及び、導出口Ｃ３２と導入口Ｃ１１との間は、それぞれ配管Ｐ１、Ｐ２、及び、Ｐ３で連結されている。導出口Ｃ１２は、第１冷却路Ｃ１に導入された不凍液をハウジング１０の内部空間１０ｂに導出する。ホースとハウジング１０と間の接続部Ｔ１は、ハウジング１０の内部空間１０ｂからホースを介してクーラーユニット２７に不凍液を導出する導出口として機能する。

つまり、ハウジング１０の内部空間１０ｂとクーラーユニット２７との間に不凍液の還流路が形成される。このため、回転陽極型Ｘ線管１１を収納した内部空間１０ｂは、水系冷却媒体としてすなわち不凍液によって満たされている。

このように、配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、第１冷却路Ｃ１、第２冷却路Ｃ２、第３冷却路Ｃ３、及び、還流路を含め、不凍液の循環路が形成されている。なお、配管Ｐ１及びＰ３は、図示の都合からその一部がハウジング１０の外側に示されているが、通常、いずれもハウジング１０内に設けられる。

一方で、ステータ２６は、ハウジング１０内において回転陽極型Ｘ線管１１とともに収納されている。このため、ステータ２６は、水系冷却媒体と接触することになるため、その少なくとも一部の表面に直接または間接的に防錆被覆膜２６ａが形成（モールド）されている。

この防錆被覆膜２６ａは、例えば有機被覆膜で形成されている。より具体的には、有機被覆膜は、エポキシ樹脂、タールエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂の中から選ばれた樹脂またはそれを主成分とする混合樹脂からなる厚膜の塗膜などで形成されている。

これにより、ステータ２６の周囲は、水系冷却媒体に接することがなく、電気絶縁性の低下を防止することが可能となる。

上述した構成のＸ線管装置においては、真空外囲器１３、ステータ２６、陽極ターゲット１５及び反跳電子捕捉トラップ１７の熱は、循環路内を循環する不凍液に伝達し、外部に放熱される。すなわち、クーラーユニット２７の循環ポンプ２７ａは、図中の矢印Ｙで示すように、不凍液を循環路内に循環させる。熱交換器２７ｂは、循環ポンプ２７ａから強制駆送されしかも回転陽極型Ｘ線管１１の冷却によって温度上昇した不凍液の熱を放出する。

クーラーユニット２７の熱交換器２７ｂから送出された不凍液は、配管Ｐ１を介して導入口Ｃ２１に導入された後、環状空間２９（第２冷却路Ｃ２）を通過する際に反跳電子捕捉トラップ１７を冷却する。そして、導出口Ｃ２２から導出された不凍液は、配管Ｐ２を介して導入口Ｃ３１に導入された後、固定体２３の内部を往復するように設けられた貫通孔２３ａ（第３冷却路Ｃ３）を通過する際に固定体２３を冷却する。

そして、導出口Ｃ３２から導出された不凍液は、配管Ｐ３を介して導入口Ｃ１１に導入された後、円盤状空間２８（第１冷却路Ｃ１）を通過する際に真空外囲器１３の径大部１３１を冷却する。そして、導出口Ｃ１２から導出された不凍液は、ハウジング１０の内部空間１０ｂに導出され、真空外囲器１３、ステータ２６などを冷却する。そして、内部空間１０ｂの不凍液は、接続部Ｔ１からクーラーユニット２７に還流される。

このような第３実施形態においても、Ｘ線用出力窓１３ａは、回転陽極型Ｘ線管１１を冷却するための冷却媒体に接触しないようシール構造体Ｓによってシールされている。このため、例え冷却媒体として水系冷却媒体を用いたとしても、Ｘ線用出力窓１３ａを備えた真空外囲器１３がハウジング１０内に満たされた水系冷却媒体に接触するが、Ｘ線用出力窓１３ａは冷却媒体から完全にシールされており、Ｘ線用出力窓１３ａの冷却媒体による腐食を防止することが可能となる。

したがって、上述した第３実施形態に係るＸ線管装置によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、冷却媒体を水系冷却媒体の１種類のみを使用すれば良いため、コスト的に有利であるとともに、メンテナンスも容易である。また、水系冷却媒体は、絶縁油と比較して熱伝達効率が高いため、装置全体の熱の放出特性をさらに向上することが可能となる。

次に、この発明の第４実施形態に係るＸ線管装置について説明する。なお、第３実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

図４に示すように、第３冷却路Ｃ３は、例えば固定体２３を直線的に貫通する貫通孔２３ａによって形成されている。固定体２３は、中空の棒状体であって、その両端部が開放されている。貫通孔２３ａは、第３冷却路Ｃ３に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ３１及び第３冷却路Ｃ３から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ３２を有しており、導入口Ｃ３１が固定体２３の一端部（ここでは筒状ロータ２４側の端部）に設けられているとともに導出口Ｃ３２が固定体２３の他端部（ここでは陰極収納部１３４側の端部）に設けられている。

クーラーユニット２７と導入口Ｃ２１との間、及び、導出口Ｃ２２と導入口Ｃ３１との間は、それぞれ配管Ｐ１、及び、Ｐ２で連結されている。導出口Ｃ３２は、第３冷却路Ｃ３に導入された不凍液をハウジング１０の内部空間１０ｂに導出する。ホースとハウジング１０と間の接続部Ｔ１は、ハウジング１０の内部空間１０ｂからホースを介してクーラーユニット２７に不凍液を導出する導出口として機能する。

つまり、ハウジング１０の内部空間１０ｂとクーラーユニット２７との間に不凍液の還流路が形成される。このため、回転陽極型Ｘ線管１１を収納した内部空間１０ｂは、水系冷却媒体としてすなわち不凍液によって満たされている。

このように、配管Ｐ１、Ｐ２、第２冷却路Ｃ２、第３冷却路Ｃ３、及び、還流路を含め、不凍液の循環路が形成されている。なお、配管Ｐ１は、図示の都合からその一部がハウジング１０の外側に示されているが、通常、ハウジング１０内に設けられる。

一方で、ステータ２６は、第３実施形態と同様に、ハウジング１０内において回転陽極型Ｘ線管１１とともに収納されており、その少なくとも一部の表面に直接または間接的に防錆被覆膜２６ａが形成（モールド）されている。これにより、ステータ２６の周囲は、水系冷却媒体に接することがなく、電気絶縁性の低下を防止することが可能となる。

上述した構成のＸ線管装置においては、導出口Ｃ２２から導出された不凍液は、配管Ｐ２を介して導入口Ｃ３１に導入された後、固定体２３の内部において一方向（陰極収容部１３４側から筒状ロータ２４側に向かう方向）に延在された貫通孔２３ａ（第３冷却路Ｃ３）を通過する際に固定体２３を冷却するように構成されている。

このような第４実施形態においても、Ｘ線用出力窓１３ａは、回転陽極型Ｘ線管１１を冷却するための冷却媒体に接触しないようシール構造体Ｓによってシールされている。したがって、上述した第４実施形態に係るＸ線管装置によれば、第３実施形態と同様の効果が得られる。

次に、この発明の第５実施形態に係るＸ線管装置について説明する。なお、第３実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

図５に示すように、基本的には、図３に示した第３実施形態のＸ線管装置と同様の構成であるが、ステータ２６は、ハウジング１０の外部に配置されている点で第３実施形態と相違する。このため、ステータ２６は、水系冷却媒体と接触することがないため、電気絶縁性の低下を防止することが可能となる。また、第３実施形態のように、ステータ２６の表面に防錆被覆膜を形成する必要がなく、コストを低減できるとともに、装置全体の小型化に有利である。なお、このような構成のステータ２６は、冷却媒体による冷却ができないが、外気を利用して空冷することが可能である。

このような第５実施形態においても、Ｘ線用出力窓１３ａは、回転陽極型Ｘ線管１１を冷却するための冷却媒体に接触しないようシール構造体Ｓによってシールされている。したがって、上述した第５実施形態に係るＸ線管装置によれば、第３実施形態と同様の効果が得られる。

次に、この発明の第６実施形態に係るＸ線管装置について説明する。なお、第４実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

図６に示すように、基本的には、図４に示した第４実施形態のＸ線管装置と同様の構成であるが、ステータ２６は、ハウジング１０の外部に配置されている点で第４実施形態と相違する。このため、ステータ２６は、水系冷却媒体と接触することがないため、電気絶縁性の低下を防止することが可能となる。また、第４実施形態のように、ステータ２６の表面に防錆被覆膜を形成する必要がなく、コストを低減できるとともに、装置全体の小型化に有利である。なお、このような構成のステータ２６は、冷却媒体による冷却ができないが、外気を利用して空冷することが可能である。

このような第６実施形態においても、Ｘ線用出力窓１３ａは、回転陽極型Ｘ線管１１を冷却するための冷却媒体に接触しないようシール構造体Ｓによってシールされている。したがって、上述した第６実施形態に係るＸ線管装置によれば、第４実施形態と同様の効果が得られる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

例えば、上述した第１及び第２実施形態においては、ハウジング内を満たす第１冷却媒体として絶縁油を利用し、循環炉を満たす第２冷却媒体として第１冷却媒体よりも熱伝達効率の高い不凍液を利用している。しかしながら、第１冷却媒体及び第２冷却媒体は、それぞれ絶縁油及び不凍液の組み合せに限られるものではなく、他の冷却媒体の組み合せを用いることもできる。

同様に、上述した第３乃至第６実施形態においては、ハウジング内及び循環炉を満たす冷却媒体として絶縁油よりも熱伝達効率の高い不凍液を利用している。しかしながら、冷却媒体は、不凍液に限られるものではなく、他の冷却媒体を用いることもできる。

上述した第１乃至第６実施形態では、陽極ターゲットを回転可能に支持する回転支持機構に動圧式すべり軸受を用いている。しかしながら、この発明は、ボールベアリングを利用するころがり軸受や磁気軸受などを用いた場合にも適用できる。これらの軸受を使った場合も、ステータコイルと回転体の回転駆動部とのカップリングが悪かったり、超高速回転を行ったりする場合にはコイルの発熱が高くなる場合があり、上述した各実施形態と同様の構成とすることで、同様の効果が得られる。

以上説明したＸ線管装置によれば、Ｘ線用出力窓をシール構造体によってシールし、冷却媒体と接触しないように構成されている。このため、冷却媒体によるＸ線用出力窓の腐食を防止することができる。また、Ｘ線用出力窓が破損した場合であっても安全上の問題を回避することができる。加えて、冷却媒体で発生した気泡がＸ線用出力窓の周辺を通過することがなく、Ｘ線出力性能を安定化することができ、Ｘ線画像に悪影響を及ぼすことがない。

また、上述したＸ線管装置によれば、温度の高い部分を熱伝達効率の高い冷却媒体を用いて冷却している。これにより、良好な熱放出性能を実現することができる。その結果、熱の放出特性を向上することが可能であるとともに、長期にわたって高い信頼性を確保することが可能な回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。

図１は、この発明の第１実施形態に係るＸ線管装置の構成を概略的に示す図である。 図２は、この発明の第２実施形態に係るＸ線管装置の構成を概略的に示す図である。 図３は、この発明の第３実施形態に係るＸ線管装置の構成を概略的に示す図である。 図４は、この発明の第４実施形態に係るＸ線管装置の構成を概略的に示す図である。 図５は、この発明の第５実施形態に係るＸ線管装置の構成を概略的に示す図である。 図６は、この発明の第６実施形態に係るＸ線管装置の構成を概略的に示す図である。

符号の説明

１０…ハウジング
１１…回転陽極型Ｘ線管
１３…真空外囲器
１３ａ…Ｘ線用出力窓
１４…壁部
１５…陽極ターゲット
１６…陰極
１７…反跳電子捕捉トラップ
１８…陰極支持構体
１９…継手部
２０…回転支持機構
２２…回転体
２３…固定体
２３ａ…貫通孔
２４…筒状ロータ
２６…ステータ
２７…クーラーユニット
２７ａ…循環ポンプ
２７ｂ…熱交換器
２８…円盤状空間
２９…環状空間
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…冷却路
Ｓ…シール構造体

Claims (8)

1. 回転可能な陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに対向して配置された陰極を収納保持するとともにＸ線用出力窓を備えた真空外囲器を備えた回転陽極型Ｘ線管と、
   前記陽極ターゲットを回転させるための誘導電磁界を発生するステータと、
   少なくとも前記回転陽極型Ｘ線管及び前記ステータを収納保持するとともに前記回転陽極型Ｘ線管及び前記ステータを収納した空間内部を満たす水系冷却媒体を収納したハウジングと、
   前記回転陽極型Ｘ線管を冷却するための水系冷却媒体が循環する循環路と、
   前記循環路の途中に設けられ前記水系冷却媒体を強制駆送する循環ポンプ、及び、前記水系冷却媒体の熱を放出させるラジエータを有するクーラーユニットと、
   具備したＸ線管装置であって、
   前記Ｘ線用出力窓の真空外に位置する表面が前記回転陽極型Ｘ線管を冷却するための冷却媒体に接触しないようシールしたシール構造体を備え、
   さらに、前記ステータの少なくとも一部の表面に直接または間接的に防錆被覆膜を形成したことを特徴とするＸ線管装置。
2. 前記循環路は、前記回転陽極型Ｘ線管を収納した前記ハウジングの内部空間と前記クーラーユニットとの間に前記水系冷却媒体の還流路を含むことを特徴とする請求項１に記載のＸ線管装置。
3. 前記シール構造体は、前記Ｘ線用出力窓を囲むように前記真空外囲器の外面と前記ハウジングの内面との間に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線管装置。
4. 前記クーラーユニットは、着脱自在の配管ジョイントを介して前記ハウジングと接続されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線管装置。
5. 前記循環路は、前記陰極を囲むように配置され前記陽極ターゲットから反射した電子を捕捉するシールド構造体を冷却するための冷却路を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＸ線管装置。
6. 前記循環路は、前記陽極ターゲットを回転可能に支持する固定体の内部に形成された冷却路を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＸ線管装置。
7. 前記冷却路は、前記固定体をＵ字状に貫通する貫通孔によって形成されたことを特徴とする請求項６に記載のＸ線管装置。
8. 前記冷却路は、前記固定体を直線的に貫通する貫通孔によって形成されたことを特徴とする請求項６に記載のＸ線管装置。

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