JP5319226B2 - X線発生装置及びx線検査装置 - Google Patents

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Description

本発明は、X線管を冷却する絶縁油の油圧を調整する油圧調整機構を有したX線発生装置、及び、このX線発生装置を備えたX線検査装置に関する。
従来から、絶縁油を充填した容器内において高電圧で使用されるX線管を有したX線発生装置及びX線検査装置として、下記特許文献1に代表されるような技術が公知となっている。なお、特許文献1のものは、X線管を収納し、内部に絶縁油を充填した管容器と、前記絶縁油が出入りする絶縁油穴に通じる側と空気が出入りする空気穴に通じる側とに内部空間が弾性部材で仕切られたベローズ収納容器とを具備したX線管装置において、前記ベローズ収納容器の空気穴が、前記絶縁油に濡れ難い材料の絶縁油遮断層を有するフィルターで封止されていることを特徴とするX線管装置である。
特開2001−307668号公報
しかしながら、特許文献1のものにおいては、経年劣化などによりベローズが破れた場合、該破損したことを確認することが困難であるだけでなく、X線管を収容している容器から、絶縁油が外部に排出されてしまい、X線管を十分に冷却できなくなるおそれがあった。したがって、例えば、X線検査装置においては、ベローズを用いないようなX線発生装置の技術が望まれていた。
そこで、本発明の目的は、ベローズを用いないX線発生装置、及び、このX線発生装置を備えたX線検査装置を提供することである。
(1) 本発明のX線発生装置は、開口部を有しており、X線管を内包し支持している容器と、一端が前記開口部における前記容器内部側に設けられている筒状部材と、前記容器内の前記X線管を浸漬して絶縁している絶縁油と、前記容器内に封入されている不活性ガスと、前記開口部を密閉している蓋部材とを備えているものである。
上記(1)の構成によれば、前記不活性ガスは前記絶縁油よりも比重が軽いことから、前記容器内の上部に前記不活性ガスが充満した空間を形成できる。また、例えば、予め、クリーンな不活性ガス雰囲気中において、前記不活性ガス及び前記絶縁油の前記容器への注入を終えた上で、前記蓋部材を前記第1の開口部に装着すれば、ゴミが前記容器に入りづらくなる。これらにより、ベローズなどの弾性部材を用いなくとも、装置を運転した際に発生する熱による前記絶縁油の膨張、収縮を緩衝しつつ、前記絶縁油の酸化による絶縁耐電圧の劣化を抑制することができ、油内放電を抑制することができるX線発生装置を提供できる。
(2) 上記(1)のX線発生装置においては、少なくとも前記筒状部材の下端部まで前記絶縁油が注入されており、前記筒状部材、前記容器、及び、前記絶縁油に囲まれた空間に前記不活性ガスが封入されていることが好ましい。
(3) 上記(2)のX線発生装置においては、前記容器内のガスを不活性ガスと置換した後、前記容器内に前記絶縁油を注入してなることが好ましい。
上記(2)又は(3)の構成によれば、確実に上記(1)のX線発生装置の作用効果を奏することができる。
(4) 上記(1)〜(3)のX線発生装置においては、前記容器内にゼオライトが投入されていることが好ましい。前記ゼオライトは、天然ゼオライト、合成ゼオライト、人工ゼオライトのいずれでもよい。これにより、前記容器内の水分(特に、前記絶縁油中の水分)を吸収することができるので、前記絶縁油の劣化を防止することができる。
(5) 本発明のX線発生装置の製造方法は、上記(1)に記載のX線発生装置の製造方法であって、前記容器内のガスを不活性ガスと置換する不活性ガス置換工程と、前記不活性ガス置換工程後、前記絶縁油を前記容器内に注入する絶縁油注入工程と、前記絶縁油注入工程後、不活性ガス雰囲気中において前記蓋部材を前記第1の開口部に装着する蓋部材装着工程とを有しているものである。
上記(5)の構成によれば、例えば、上記(1)の構成のX線発生装置を容易且つ速やかに製造できる。
(6) 上記(5)のX線発生装置の製造方法においては、前記不活性ガス置換工程において、不活性ガスが噴出している管を前記開口部から前記容器内に挿入することが好ましい。
上記(6)の構成によれば、より速く前記容器内に不活性ガスを充満させることができるので、X線発生装置の製造時間を短縮することができる。
(7) 前記各工程が、不活性ガス雰囲気下で行われていることが好ましい。これにより、確実に前記容器内のガスと不活性ガスとを置換できるので、前記絶縁油の劣化をより防止することができる。
<第1実施形態>
以下、図面を用いて、本発明の実施形態に係るX線発生装置について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るX線発生装置を搭載したX線検査装置の斜視概略図である。図2は、図1のX線発生装置の断面図である。ここで、図1におけるX線発生装置1は、設置位置を示すための大まかな概略図を表示したものであり、詳細な概略図は図2に示したものである。
図1に示されるX線検査装置100は、X線を発生するX線発生装置1と、X線発生装置1を内部に有したX線発生装置収納部2と、X線発生装置収納部2の下部に連設され、基台と一体化しているX線検査部3と、X線検査部3内に設けられ、物品を搬送するベルトコンベア4と、X線発生装置1及びベルトコンベア4の下部に設けられているX線検出器5とを備えているものである。
X線発生装置収納部2は、X線発生装置1を取り囲んで密封する金属製の筐体であり、正面側(図1中の手前側)においては、水平方向に片開きする扉2aを有している。この扉2aには、X線検査装置の運転中におけるX線の感度調整などの設定ができるタッチパネル2bが設けられている。
X線検査部3は、側方の左面及び右面に、検査する物品を通過させるための入口3a及び出口3bが形成されている。これら入口3a及び出口3bそれぞれの内側には、複数枚のX線漏洩防止カーテン(図示せず)が取り付けられており、X線発生装置1から照射されるX線が外部に漏洩しないようになっている。
ベルトコンベア4は、駆動モータ(図示せず)により駆動され、入口3aから搬入された検査する物品を出口3bへ搬送することができるものである。
X線検出器5は、検査する物品に曝射されたX線の透過量から金属屑,骨などの異物が含まれているか否かを検出することができるものである。
X線発生装置1は、図2及び図3に示すように、略直方体をなし、上部に開口部10aを有した金属製の容器10と、X線管12と、容器10内の底に設けられ、X線管12を支持している支持部材11と、容器10内に充填され、X線管12を浸漬して冷却する絶縁油13と、開口部10aにおける容器10内部側の外縁に接合され、容器10の内外を連通させている筒状部材14と、開口部10aを密閉する蓋部材15と、容器10、絶縁油13及び蓋部材15に囲まれ、不活性ガスが充填されている空間16とを備えている。
筒状部材14においては、断面が容器10の外部側から内部側にかけて狭くなっているテーパー形状の部材であるとともに、全体が円錐台形状の部材である。
蓋部材15においては、側部が筒状部材14の内部側の形状に沿ったテーパー形状を有している部材であるとともに、全体が椀形状の部材である。また、蓋部材15は、容器10の外部側において側部と一体となっているフランジ部を有している。
なお、筒状部材14の内部においては雌ネジが切られ、蓋部材15の側部(断面がテーパー形状の部分の外部)においては筒状部材14の内部に合わせた雄ネジが切られている。したがって、蓋部材15は、開口部10aを介して筒状部材14に螺合することができるようになっている。なお、図示しないが、蓋部材15のフランジ部と容器10外面との間にリング状ゴム部材を設けて、外部気体及びゴミなどが入りづらい機構としてもよい。
空間16に充填されている不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガスなどが挙げられるが、これらに限られない。
次に、X線発生装置1の製造方法について説明する。まず、X線管12を内包した容器10を置き、容器10内の気体と不活性ガスとの置換を行う。このとき、不活性ガスが噴出されるホースなどの管の先端を開口部10aから容器10内に挿入して、容器10内の気体と不活性ガスとの置換を強制的に行うようにすれば、短時間で置換作業を終えることも可能である。置換作業後には、そのまま不活性ガス雰囲気下において、開口部10aから容器10内に絶縁油13を注入する。このとき、絶縁油13を筒状部材14の最下位置まで注入することが可能であるが、少なくともX線管12が浸漬する程度まで注入すればよい。そして、絶縁油13の注入が終了した後、そのまま不活性ガス雰囲気下において、開口部10aを介して蓋部材15を筒状部材14に螺合し、容器10内を密閉することによって、X線発生装置1は完成する。なお、上記製造工程のそれぞれは、ゴミなどがほとんどないクリーンな不活性ガス雰囲気下で行うこととしてもよい。これにより、確実に前記容器内のガスと不活性ガスとを置換できるので、前記絶縁油の劣化をより防止することができる。
次に、本実施形態に係るX線発生装置1の動作について説明する。まず、X線検査装置100においてX線発生装置1の運転が開始されると、X線管12からX線がベルトコンベア4によって搬送された検査対象の物品に発せられ、X線検出器5によって該物品に曝射されたX線の透過量から金属屑,骨などの異物が含まれているか否かを検出する。このとき、X線管12は熱を発することになるが、絶縁油13によって該熱が吸収され、絶縁油13が膨張する。この絶縁油13の膨張によって増加した圧力は、空間16に充填されている不活性ガスの圧縮(空間16の体積減少)によって緩衝される。
なお、X線検査装置100においてX線発生装置1の運転が停止されると、X線管12からの発熱が停止され、絶縁油13が外部冷却されることにより元の体積まで収縮するので、空間16の体積が元に戻ることになる。
本実施形態によれば、容器10内の不活性ガスは絶縁油13よりも比重が軽いことから、容器10内の上部に不活性ガスが充満した空間16を形成できる。また、予め、クリーンな不活性ガス雰囲気下において、不活性ガス及び絶縁油13の容器10への注入を終えた上で、蓋部材15を開口部10aに装着すれば、ゴミが容器10に入りづらくなる。これらにより、ベローズなどの弾性部材を用いなくとも、装置を運転した際に発生する熱による絶縁油13の膨張、収縮を緩衝しつつ、絶縁油13の酸化による絶縁耐電圧の劣化を抑制することができ、油内放電を抑制することができるX線発生装置1を提供できる。
<第2実施形態>
次に、図4を用いて、本発明の第2実施形態に係るX線発生装置について説明する。なお、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明し、同様の部分に関しては、説明を省略する。特に、符号23、26の部分は、順に、第1実施形態の符号13、16の部分と同様であるので、説明を省略する場合がある。
X線発生装置20は、第1実施形態で示したX線検査装置100に係るX線発生装置1の代わりに用いることができるものであり、主に、(1)絶縁油に触れると劣化する材料からなるX線照射窓23aがX線管23に設けられている点、(2)容器21が第1の開口部21a及び第2の開口部21bを有している点、(3)一端が第2の開口部21aにおける容器21部側の外縁に接合され、径が一定の第1の筒状部材25を有している点、(4)第1の筒状部材25の内部に雌ネジが切られており、第1の筒状部材25の内部に螺合する雄ネジ部分を有した蓋部材26を有している点、(5)一端が第2の開口部21bにおける容器21部側の外縁に接合され、他端がX線照射窓23aの外縁に接合されている第2の筒状部材28を有している点で、第1実施形態に係るX線発生装置1と異なっている。以下、特に異なっている点について、詳述する。
第2の筒状部材28は、断面が容器21の外部側から内部側にかけて狭くなっているテーパー形状の部材であるとともに、全体が円錐台形状の部材である。
X線管23は、絶縁油24中において支持部材22と第2の筒状部材28とに挟まれて支持されている。X線照射窓23aは、第2の筒状部材28を介して外部露出されている。
なお、図示しないが、蓋部材26のフランジ部と容器21外面との間にリング状ゴム部材を設けて、外部気体及びゴミなどが入りづらい機構としてもよい。
次に、X線発生装置20の製造方法について説明する。まず、ゴミなどがほとんどないクリーンな不活性ガス雰囲気下にX線管23を内包した容器21を置き、容器21内の気体と不活性ガスとの置換を行う。このとき、不活性ガスが噴出されるホースなどの管の先端を開口部21aから容器21内に挿入して、容器21内の気体と不活性ガスとの置換を強制的に行うようにすれば、短時間で置換作業を終えることも可能である。置換作業後には、そのまま不活性ガス雰囲気下において、開口部21aから容器21内に絶縁油24を注入する。このとき、絶縁油24を筒状部材25の最下位置まで注入することが可能であるが、少なくともX線管23が浸漬する程度まで注入すればよい。そして、絶縁油24の注入が終了した後、開口部21aを介して蓋部材26を筒状部材25に螺合し、容器21内を密閉することによって、X線発生装置20は完成する。
次に、本実施形態に係るX線発生装置20の動作について説明する。まず、X線検査装置においてX線発生装置20の運転が開始されると、X線管23からX線がベルトコンベアによって搬送された検査対象の物品に発せられ、X線検出器によって該物品に曝射されたX線の透過量から金属屑,骨などの異物が含まれているか否かを検出する。このとき、X線管23は熱を発することになるが、絶縁油24によって該熱が吸収され、絶縁油24が膨張する。この絶縁油24の膨張によって増加した圧力は、空間27に充填されている不活性ガスの圧縮(空間27の体積減少)によって緩衝される。
なお、X線検査装置においてX線発生装置20の運転が停止されると、X線管23からの発熱が停止され、絶縁油24が外部冷却されることにより元の体積まで収縮するので、空間27の体積が元に戻ることになる。
本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。また、X線照射窓23aが絶縁油24に触れることがないので、X線照射窓23aが絶縁油24に触れることにより劣化してしまうような材料からなるものであっても、全く問題がない。
また、第2の筒状部材28の断面形状が、容器21の外部側から内部側にかけて狭くなったテーパー形状であるため、X線照射窓23aから発射されたX線を阻害しないようにできるので、効率的に広範囲にX線照射が可能なX線発生装置20を提供できる。
なお、一変形例として、絶縁油に触れると劣化する材料からなるX線照射窓23aの代わりに、耐絶縁油材料からなるX線照射窓23aを用いてもよい。
<第2実施形態の変形例1>
次に、図5を用いて、本発明の第2実施形態の変形例1に係るX線発生装置について説明する。図5は、本発明の第2実施形態の変形例1に係るX線発生装置の概略断面図であって、蓋部材を筒状部材に螺合する前の状態を示す図である。なお、第2実施形態と異なる部分についてのみ説明し、同様の部分に関しては、説明を省略する。特に、符号32〜34、36、37の部分は、順に、第2実施形態の符号22〜24、26、27の部分と同様であるので、説明を省略する場合がある。
本変形例に係るX線発生装置30は、容器31の開口部31aの設けられた位置が側部である点で、第2実施形態に係るX線発生装置20と異なっている。X線発生装置30の製造方法においては、第2実施形態に係るX線発生装置20の製造方法と同様である。
本変形例によれば、第2実施形態と同様の効果を奏することができる。
<第2実施形態の変形例2>
次に、図6を用いて、本発明の第2実施形態の変形例2に係るX線発生装置について説明する。図6は、本発明の第2実施形態の変形例2に係るX線発生装置の概略断面図であって、蓋部材を筒状部材に螺合する前の状態を示した図である。なお、第2実施形態と異なる部分についてのみ説明し、同様の部分に関しては、説明を省略する。特に、符号42〜44、46、47の部分は、順に、第2実施形態の符号22〜24、26、27の部分と同様であるので、説明を省略する場合がある。
本変形例に係るX線発生装置40は、容器41の開口部41aの設けられた位置が底部(図6においては上部)である点で、第2実施形態に係るX線発生装置20と異なっている。X線発生装置40の製造方法においては、第2実施形態に係るX線発生装置20の製造方法と同様である。
なお、X線検査装置において使用する際には、図7に示した状態で使用することも可能である。このときは、上記製造方法で製造した後、上下を逆にするだけで図7に示したX線発生装置40とすることができる。
本変形例によれば、第2実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態又は変形例に限定されるものではない。例えば、各実施形態における絶縁油が封入されている容器の開口部は、X線管からのX線照射を阻害しない位置であれば、どこに設けられていてもよい。
また、図示しないが、上記各実施形態又は上記各変形例における容器内に、ゼオライトを投入しておいてもよい。なお、ゼオライトは、天然ゼオライト、合成ゼオライト、人工ゼオライトのいずれでもよい。また、ゼオライトは、粉状又はペレット状など、どのような形状のものでもよい。このゼオライトによって容器内の水分(特に、絶縁油中の水分)を吸収することができるので、容器内の絶縁油の劣化を防止することができる。
本発明の第1実施形態に係るX線発生装置を搭載したX線検査装置の斜視概略図である。 図1のX線発生装置の概略断面図である。 図2のX線発生装置の概略断面図であって、蓋部材を取り外した様子を示した図である。 本発明の第2実施形態に係るX線発生装置の概略断面図であって、蓋部材を筒状部材に螺合する前の状態を示した図である。 本発明の第2実施形態の変形例1に係るX線発生装置の概略断面図であって、蓋部材を筒状部材に螺合する前の状態を示した図である。 本発明の第2実施形態の変形例2に係るX線発生装置の概略断面図であって、蓋部材を筒状部材に螺合する前の状態を示した図である。 図6のX線発生装置において、蓋部材を筒状部材に螺合した後、上下逆にしたものを示した概略断面図である。
符号の説明
1、20、30、40 X線発生装置
2 X線発生装置収納部
2a 扉
2b タッチパネル
3 X線検査部
3a 入口
3b 出口
4 ベルトコンベア
5 X線検出器
10、21、31、41 容器
10a、21a、21b、31a、31b、41a、41b 開口部
11、22、32、42 支持部材
12、23、33、43 X線管
13、24、34、44 絶縁油
14、25、28、35、38、45、48 筒状部材
15、26、36、46 蓋部材
16、27、37、47 空間
23a、33a、43a X線照射窓
100 X線検査装置

Claims (7)

  1. 開口部を有しており、X線管を内包し支持している容器と、
    一端が前記開口部における前記容器内部側に設けられている筒状部材と、
    前記容器内の前記X線管を浸漬して絶縁している絶縁油と、
    前記容器内に封入されている不活性ガスと、
    前記開口部を密閉している蓋部材とを備えていることを特徴とするX線発生装置。
  2. 少なくとも前記筒状部材の下端部まで前記絶縁油が注入されており、
    前記筒状部材、前記容器、及び、前記絶縁油に囲まれた空間に前記不活性ガスが封入され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. 前記容器内のガスを不活性ガスと置換した後、前記容器内に前記絶縁油を注入してなることを特徴とする請求項1又は2に記載のX線発生装置。
  4. 前記容器内にゼオライトが投入されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のX線発生装置。
  5. 請求項1に記載のX線発生装置の製造方法であって、
    前記容器内のガスを不活性ガスと置換する不活性ガス置換工程と、
    前記不活性ガス置換工程後、前記絶縁油を前記容器内に注入する絶縁油注入工程と、
    前記絶縁油注入工程後、前記蓋部材を前記開口部に装着する蓋部材装着工程とを有していることを特徴とするX線発生装置の製造方法。
  6. 前記不活性ガス置換工程において、不活性ガスが噴出している管を前記開口部から前記容器内に挿入することを特徴とする請求項5に記載のX線発生装置の製造方法。
  7. 前記各工程が、不活性ガス雰囲気下で行われていることを特徴とする請求項5又は6に記載のX線発生装置の製造方法。
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