JP5257607B2 - Envelope rotating X-ray tube device - Google Patents
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Description
本発明は、医療診断用のX線管装置に関し、特に外囲器回転型X線管装置に関する。 The present invention relates to an X-ray tube apparatus for medical diagnosis, and more particularly to an envelope rotating X-ray tube apparatus.
従来の外囲器回転型X線管装置として、例えば、X線照射器ハウジング(以下、管容器と称する)内に金属製真空容器(以下、外囲器と称する)が回転可能に支持され、外囲器の外側面にある陽極板(以下、陽極と称する)が冷却油等の液状冷却材によって冷却される構造の外囲器回転型X線管装置が知られている。この装置においては、この外囲器の下側に、冷却油を収容する開放貯蔵槽と、冷却油を搬送する搬送ポンプとが備えられ、この搬送ポンプによって、冷却油が開放貯蔵槽から陽極へ強制的に供給されるとともに管容器内で循環せしめられることにより、陽極が冷却される構造となっている。(例えば特許文献1参照) As a conventional envelope rotation type X-ray tube device, for example, a metal vacuum vessel (hereinafter referred to as an envelope) is rotatably supported in an X-ray irradiator housing (hereinafter referred to as a tube vessel), 2. Description of the Related Art An envelope rotating X-ray tube apparatus having a structure in which an anode plate (hereinafter referred to as an anode) on an outer surface of an envelope is cooled by a liquid coolant such as cooling oil is known. In this apparatus, an open storage tank for storing the cooling oil and a transport pump for transporting the cooling oil are provided below the envelope, and the cooling oil is transferred from the open storage tank to the anode by the transport pump. The anode is cooled by being forcibly supplied and circulated in the tube container. (For example, see Patent Document 1)
しかしながら、この従来技術においては、冷却油中において外囲器を高速回転させるため、冷却油と外囲器の間に生じる大きな粘性抵抗によって回転するモータに負荷がかかるので、結果として、外囲器を回転させるモータの大トルク化に伴う大型化、重量化およびコストアップが問題となっていた。また、冷却油を管容器内で強制的に循環させるために、開放貯蔵槽および搬送ポンプが必要となるので、外囲器回転型X線管装置の小型化、軽量化が困難であった。
したがって、本発明の課題は、小型化、軽量化が可能な外囲器回転型X線管装置を提供することにある。
However, in this prior art, since the envelope is rotated at a high speed in the cooling oil, a load is applied to the rotating motor due to a large viscous resistance generated between the cooling oil and the envelope. The increase in size, weight, and cost associated with the increase in torque of the motor that rotates the motor have been problems. Further, since an open storage tank and a transfer pump are required to forcibly circulate the cooling oil in the tube container, it has been difficult to reduce the size and weight of the envelope rotating X-ray tube device.
Therefore, the subject of this invention is providing the envelope rotation type | mold X-ray tube apparatus which can be reduced in size and weight.
上記課題を解決するため、本発明は、管容器と、前記管容器に収容された外囲器と、前記外囲器内に対向配置された陰極および陽極と、前記陰極および前記陽極を結ぶ直線に沿って前記外囲器の両外側にのびる回転軸と、前記管容器に設けられて前記回転軸を支持する軸受けと、前記回転軸を回転させる駆動装置と、前記管容器内における前記外囲器の外側空間に充填された絶縁ガスとを備えた外囲器回転型X線管装置において、前記陽極における前記陰極と反対側の面が前記管容器内に露出し、前記陽極の露出面または前記管容器の内面またはそれら両方に設けられ、前記外囲器の回転に伴って、前記管容器内において、前記露出面に沿って当該露出面の回転中心から動径方向外向きの第1の流れと、当該露出面から離れた場所から前記回転軸方向に沿って当該露出面の回転中心に向かう第2の流れとを含む前記絶縁ガスの循環流を強制的に形成する絶縁ガス強制循環手段を備えたことを特徴とする外囲器回転型X線管装置を提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a tube container, an envelope accommodated in the tube container, a cathode and an anode disposed opposite to each other in the envelope, and a straight line connecting the cathode and the anode. A rotating shaft extending to both outer sides of the envelope along the outer periphery, a bearing provided on the tube container to support the rotating shaft, a driving device for rotating the rotating shaft, and the enclosure in the tube container In an envelope rotating X-ray tube device comprising an insulating gas filled in the outer space of the vessel, the surface of the anode opposite to the cathode is exposed in the tube container, and the exposed surface of the anode or The first inner surface provided on the inner surface of the tube container or both of them, and radially outward from the rotation center of the exposed surface along the exposed surface in the tube container as the envelope rotates. From the flow and away from the exposed surface. An envelope rotating type comprising an insulating gas forced circulation means for forcibly forming a circulating flow of the insulating gas including a second flow toward the rotation center of the exposed surface along the axial direction. An x-ray tube apparatus is provided.
上記構成において、好ましくは、前記絶縁ガス強制循環手段が、前記露出面に突設されて、当該露出面の回転中心から動径方向にのびる少なくとも1つ以上の羽根を有する。さらに好ましくは、前記絶縁ガス強制循環手段が、前記露出面に対向して当該露出面から所定間隔をあけて配置され、中央に前記回転軸が通される開口部を有する仕切り板と、前記管容器の内面に設けられ、前記仕切り板を支持する仕切り板支持手段とを有し、前記外囲器が回転するとき、前記第1の流れが前記仕切り板と前記露出面との間隙から出て行く一方、前記第2の流れが前記開口部から前記間隙中に進入するように構成する。 In the above configuration, preferably, the insulating gas forced circulation means has at least one or more blades protruding from the exposed surface and extending in the radial direction from the rotation center of the exposed surface. More preferably, the insulating gas forced circulation means is disposed at a predetermined interval from the exposed surface so as to face the exposed surface, and has a partition plate having an opening through which the rotating shaft passes, and the tube Partition plate supporting means provided on the inner surface of the container and supporting the partition plate, and when the envelope rotates, the first flow comes out of a gap between the partition plate and the exposed surface. On the other hand, the second flow is configured to enter the gap from the opening.
上記構成において、また好ましくは、前記管容器の外側に設けられて、前記循環流の一部を取り込んで前記管容器内に排出するバイパス流路と、前記バイパス流路の途中に設けられた前記絶縁ガス冷却装置とをさらに備えるように構成する。 In the above-described configuration, preferably, the bypass channel is provided outside the tube container, takes a part of the circulation flow and discharges it into the tube container, and the bypass channel is provided in the middle of the bypass channel. An insulating gas cooling device is further provided.
本発明によれば、冷却油の代わりに粘性の小さな絶縁ガスを用いて、絶縁ガスと外囲器の間の粘性抵抗を小さくしたので、モータの大トルク化が不要となり、モータの小型化、軽量化およびコストダウンが可能になる。また、絶縁ガス強制循環手段によって、外囲器が回転する間に、管容器内において、陽極の露出面に沿ってこの露出面の回転中心から動径方向外向きの第1の流れと、この露出面から離れた場所から回転軸に沿って露出面の回転中心に向かう第2の流れを形成して、絶縁ガスを強制的に循環させるように構成したので、陽極を効率よく冷却することが可能になる。 According to the present invention, since the viscous resistance between the insulating gas and the envelope is reduced by using an insulating gas having a low viscosity instead of the cooling oil, it is not necessary to increase the torque of the motor, and the motor can be downsized. Weight reduction and cost reduction are possible. In addition, while the envelope is rotated by the insulating gas forced circulation means, a first flow radially outward from the rotation center of the exposed surface along the exposed surface of the anode in the tube container, Since the second flow is formed from the place away from the exposed surface along the rotation axis toward the rotation center of the exposed surface to circulate the insulating gas forcibly, the anode can be efficiently cooled. It becomes possible.
ここで、絶縁ガス強制循環手段として、好ましくは、羽根を備えることにより、外囲器の回転力をより効率よく絶縁ガスの循環流に伝達することができ、さらに、管容器内に固定された仕切り板によって、絶縁ガスの第1の流れおよび第2の流れを整流するようにしたので、陽極をより効率よく冷却することが可能になる。 Here, as the insulating gas forced circulation means, preferably, by providing a blade, the rotational force of the envelope can be more efficiently transmitted to the circulating flow of the insulating gas, and is further fixed in the tube container. Since the first flow and the second flow of the insulating gas are rectified by the partition plate, the anode can be cooled more efficiently.
また、管容器の外側にバイパス経路および絶縁ガス冷却装置を備えて、循環流の一部をバイパス流路に取り込んで絶縁ガス冷却装置で冷却して再び管容器内に排出するように構成したので、管容器内の絶縁ガスを効率よく循環させて冷却することが可能になる。 In addition, since the bypass passage and the insulating gas cooling device are provided outside the tube container, a part of the circulation flow is taken into the bypass flow path, cooled by the insulating gas cooling device, and discharged again into the tube container. The insulating gas in the tube container can be efficiently circulated and cooled.
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(実施例)
図1は、本発明の1実施例による外囲器回転型X線管装置の概略構成を示す側断面図であり、図2は、図1の矢印線X―X’に沿った断面図である。
(Example)
FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration of an envelope rotating X-ray tube apparatus according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along an arrow line XX ′ in FIG. is there.
図1および図2に示すように、この外囲器回転型X線管装置1は、管容器2と、この管容器2に収容された外囲器3とから構成されている。
外囲器3は、その内部に対向配置された陰極4および陽極5を有している。また、陽極5における陰極4と反対側の面6は管容器2内に露出している。外囲器3は、金属やセラミックから形成される公知のものが用いられ、外囲器3における陰極4側の面は、例えばセラミックなどの絶縁材料からなることが好ましい。陽極5は、後述する電子衝突により高温となるため、例えばタングステンやモリブデン等の高融点金属からなる。
外囲器3の両外側には、回転軸7a、7bが陰極4および陽極5を結ぶ直線に沿ってのびている。回転軸7a、7bは、管容器2内に設けられて軸受け8a、8bを軸支している。軸受け8a、8bは、管容器2内に設けられた仕切り壁9a、9bに取り付けられている。回転軸7bにおける管容器2から外側に突出した端部には、この回転軸7bを回転させるモータ(駆動装置)10が設けられている。
ここで、仕切り壁9a、9bのそれぞれ外側の軸受け8a、8b近傍には、フランジ11a、11bが設けられている。フランジ11a、11bの上面には、それぞれ管容器2内に一部が挿入されて固設されたソケット12a、12bから高電圧線13a、13bを介して電気接続されたストップリング14a、14bが固定されている。ストップリング14a、14bは、それぞれ回転軸7a、7bを介して、陰極4および陽極5に高電圧を印加する。フランジ11a、11b、ソケット12a、12b、高電圧線13a、13bおよびストップリング14a、14bは、仕切り壁9a、9bによって外囲器3と分離されている。
管容器2内には、偏向コイル15が外囲器3の凹部分を挟んで対向配置されている。また、管容器2には、X線窓16が設けられている。
また、例えば六フッ化硫黄(SF6)からなる絶縁ガス17が、管容器2内における外囲器3の外側空間に充填されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the envelope rotary X-ray tube apparatus 1 includes a
The
On both outer sides of the
Here,
A
In addition, an
この外囲器回転型X線管装置1は、後述する絶縁ガス強制循環手段として、羽根18、仕切り板19および仕切り板支持手段20を備える。
羽根18は、陽極5の露出面6に突設されるとともにこの露出面6の回転中心から動径方向にのびている。仕切り板19は、露出面6に対向して露出面6から所定間隔をあけて配置されている。仕切り板19の中央には開口部21が形成されており、回転軸7bがこの開口部21に通されている。仕切り板支持手段20は、概ね円筒形状であって管容器2の内面に設けられるようになっており、一端側20aが仕切り壁9bに固定されるとともに他端開口20bが露出面6側に対向している。そして、仕切り板支持手段20は、仕切り板19が仕切り板支持手段20の内部に嵌め込まれて、仕切り板19の外周面が仕切り板支持手段20の内周面に接合される。また、仕切り板支持手段20は、他端開口20bの縁の一部に切り欠き状の開口20cを有し、当該切り欠き状の開口20cが後述するバイパス流路22の入口22aに対向している。ここで、切り欠き状の開口20cの深さは、他端開口20bの縁と仕切り板19間の距離より短いことが好ましい。
The envelope rotary X-ray tube apparatus 1 includes
The
また、この外囲器回転型X線管装置1は、管容器2の外側に設けられたバイパス流路22と、バイパス流路22の途中に設けられた絶縁ガス冷却装置としてのラジエータ23および冷却ファン24を備えている。バイパス流路22は、その両端が管容器2に接続されており、絶縁ガス17の一部25が切り欠き状の開口20cおよび入口22aを通ってバイパス流路20に取り込まれ、出口22bを通って再び管容器2内に戻されるようになっている。冷却ファン24は、ラジエータ23近傍に設置されてラジエータ23を冷却する。
The envelope rotary X-ray tube apparatus 1 includes a
次に、この外囲器回転型X線管装置1の動作について簡単に説明する。 Next, the operation of the envelope rotating X-ray tube apparatus 1 will be briefly described.
モータ10を駆動させて外囲器3を高速回転させながら、陰極4のフィラメント(図示せず)を加熱するとともに陰極4と陽極5の間に直流高電圧を印加する。これによって、陰極4のフィラメントで生成された電子が、高電圧によって加速され、偏向コイル15によって進路変更されて陽極5に衝突する。この陽極5への電子衝突により、陽極5からX線が放出されて、X線窓16を通って管容器2外部へ照射される。なお、外囲器3を回転させるのは、陽極5の特定箇所のみに電子衝突が集中して、特定箇所が加熱されるのを防止するためである。
外囲器3の回転に伴って、管容器2内において、露出面6に沿ってこの露出面6の回転中心から動径方向外向きの第1の流れ26と、露出面6から離れた場所から回転軸7b方向に沿ってこの露出面6の回転中心に向かう第2の流れ27とが形成され、絶縁ガス17の循環流が強制的に形成される。第1の流れ26は、羽根18の回転によって仕切り板19と露出面6との間隙から出て行く一方、第2の流れ27は、開口部21から間隙中に進入する。これによって、加熱された陽極5が冷却される。
さらに、絶縁ガス17の循環流の一部25が、切り欠き状の開口20cおよび入口22aを通ってバイパス流路22に取り込まれて、ラジエータ23および冷却ファン24で冷却されて、出口22bを通って再び管容器2内に排出される。これによって、管容器2内の絶縁ガス17が循環および冷却せしめられる。
While driving the
Along with the rotation of the
Further, a
本発明の外囲器回転型X線管装置によれば、冷却油の代わりに粘性の小さな絶縁ガスを用いて、絶縁ガスと外囲器の間の粘性抵抗を小さくしたので、モータの負荷が従来よりも大きく軽減され、モータの小型化、軽量化およびコストダウンが可能になる。また、絶縁ガス強制循環手段によって、外囲器が回転する間に、第1の流れおよび第2の流れを形成して、絶縁ガスを強制的に循環させるとともに、循環流の一部をバイパス流路に取り込んで絶縁ガス冷却装置で冷却して再び管容器内に排出するように構成したので、管容器内の絶縁ガスを効率よく循環させて冷却することが可能になる。 According to the envelope rotating type X-ray tube device of the present invention, since the viscous resistance between the insulating gas and the envelope is reduced by using a low viscosity insulating gas instead of the cooling oil, the load on the motor is reduced. It is greatly reduced compared to the prior art, and the motor can be reduced in size, weight and cost. Further, the insulating gas forced circulation means forms a first flow and a second flow while the envelope rotates, forcibly circulating the insulating gas, and bypassing a part of the circulation flow. Since it is configured to take in the passage, cool with the insulating gas cooling device, and discharge again into the tube container, the insulating gas in the tube container can be efficiently circulated and cooled.
本発明の構成は、上述の実施例に限定されるものではない。例えば、上述の実施例では、絶縁ガス強制循環手段は、羽根、仕切り板および仕切り板支持手段から構成されているが、外囲器の回転力に伴って管容器内で絶縁ガスを循環せしめるものであれば、これらが省略され、または他の新たな構造物が設けられてもよい。本願の特許請求の範囲の構成において、様々な変形例およびその改良例を創作することが可能である。 The configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in the above-described embodiment, the insulating gas forced circulation means is composed of the blades, the partition plate and the partition plate support means, but circulates the insulating gas in the tube container in accordance with the rotational force of the envelope. If so, these may be omitted or other new structures may be provided. Various modifications and improvements can be made in the structure of the claims of the present application.
1 外囲器回転型X線管装置
2 管容器
3 外囲器
4 陰極
5 陽極
6 陽極の露出面
7a、7b 回転軸
8a、8b 軸受け
9a、9b 仕切り壁
10 モータ(駆動装置)
11a、11b フランジ
12a、12b ソケット
13a、13b 高電圧線
14a、14b ストップリング
15 偏向コイル
16 X線窓
17 絶縁ガス
18 羽根
19 仕切り板
20 仕切り板支持手段
20a 一端側
20b 他端開口
20c 切り欠き状の開口
21 開口部
22 バイパス流路
22a 入口
22b 出口
23 ラジエータ(絶縁ガス冷却装置)
24 冷却ファン
25 循環流の一部
26 第1の流れ
27 第2の流れ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Envelope rotation type
11a,
24 Cooling
Claims (4)
前記陽極における前記陰極と反対側の面が前記管容器内に露出し、
前記陽極の露出面または前記管容器の内面またはそれら両方に設けられ、前記外囲器の回転に伴って、前記管容器内において、前記露出面に沿って当該露出面の回転中心から動径方向外向きの第1の流れと、当該露出面から離れた場所から前記回転軸方向に沿って当該露出面の回転中心に向かう第2の流れとを含む前記絶縁ガスの循環流を強制的に形成する絶縁ガス強制循環手段を備えたことを特徴とする外囲器回転型X線管装置。 A tube container, an envelope housed in the tube container, a cathode and an anode disposed opposite to each other in the envelope, and on both outer sides of the envelope along a straight line connecting the cathode and the anode A rotating shaft that extends, a bearing that is provided in the tube container and supports the rotating shaft, a drive device that rotates the rotating shaft, and an insulating gas that fills an outer space of the envelope in the tube container In an envelope rotation type X-ray tube device comprising:
A surface of the anode opposite to the cathode is exposed in the tube container;
Provided on the exposed surface of the anode and / or the inner surface of the tube container, and in the radial direction from the rotation center of the exposed surface along the exposed surface in the tube container as the envelope rotates. A circulating flow of the insulating gas is forcibly formed including an outward first flow and a second flow from the location away from the exposed surface toward the rotation center of the exposed surface along the rotation axis direction. An envelope rotating type X-ray tube device comprising an insulating gas forced circulation means for performing the operation.
前記外囲器が回転するとき、前記第1の流れが前記仕切り板と前記露出面との間隙から出て行く一方、前記第2の流れが前記開口部から前記間隙中に進入することを特徴とする請求項2に記載の外囲器回転型X線管装置。 The insulating gas forced circulation means is further disposed at a predetermined interval from the exposed surface so as to face the exposed surface, and a partition plate having an opening through which the rotating shaft passes, and the tube container. Partition plate support means provided on the inner surface and supporting the partition plate;
When the envelope rotates, the first flow exits from the gap between the partition plate and the exposed surface, while the second flow enters the gap from the opening. The envelope rotating X-ray tube apparatus according to claim 2.
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