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

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。