JP5835845B2 - 非破壊検査用の工業用ｘ線発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、対象物の内部構造を非破壊で検査する際に用いられる非破壊検査用の工業用Ｘ線発生装置であって、陰極から出た電子を対陰極に当ててＸ線を発生する工業用Ｘ線発生装置に関する。

非破壊検査とは、機械部品や構造物等といった対象物の有害な傷を、その対象物を破壊すること無く検出する技術である。この非破壊検査を行う装置として、従来から、種々の原理に基づいた種々の装置が知られている。例えば、目視検査、放射線透過装置、超音波探傷装置、渦電流探傷装置、磁粉探傷装置、ひずみ測定装置、アコースティック・エミッション装置、浸透探傷装置、サーモグラフィ装置、近赤外分光装置、等といった各種の非破壊検査装置が知られている。本発明に係る工業用Ｘ線発生装置は、放射線透過装置に属する装置であって、放射線としてＸ線を用いた装置である。この工業用Ｘ線発生装置は、例えば溶接の良否を検査するための装置として広く活用されている。

工業用Ｘ線発生装置は、発電所、化学プラント、造船場及び建設現場などで使用されることが多く、軽量化及び小型化の要請がある。例えば、工業用Ｘ線発生装置を携行して検査現場へ行くことがあり、このような場合には、軽量化の要請が強い。また、検査場所が狭い場合には、小型化の要請が強い。

一方、非破壊検査装置としての工業用Ｘ線発生装置は、Ｘ線を発生させるために高電圧を必要としており、この高電圧を発生させるための装置は重いというのが常識であった。何故ならば、高電圧を発生させるための回路部品であるトランスは重いし、電気的な絶縁を確保するための構成は重いし、Ｘ線を遮蔽するための構成は重いからである。

従来、電気的な絶縁を確保するために絶縁油を用いた絶縁技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この油絶縁は、以下に述べるガス絶縁方式に比べて工業用Ｘ線発生装置の重量を重くするという欠点を有するが、コロナ放電が発生しにくく絶縁の能力が高いという長所を有している。

また、従来、電気的な絶縁を確保するために絶縁用ガスを用いた絶縁技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。このガス絶縁は前述した油絶縁方式に比べて工業用Ｘ線発生装置の重量を軽くできるという長所を有するが、コロナ放電をしやすい欠点を有している。しかしながら、現状では、コロナ放電をしやすいという欠点を有しているが、その重量を軽くすることを主眼として、ガス絶縁が多用されている。

また、従来、電気的な絶縁を確保するためにモールド技術を用いた絶縁技術が知られている（例えば、特許文献３参照）。この絶縁技術によれば、小型でも絶縁を確保できるという長所を有しているが、モールド処理を行うための設備が高価であり、工数も多くかかり、その結果、工業用Ｘ線発生装置の製品コストが高くなるという問題がある。

特開２００７−１４１５１０号公報 特開昭５８−０８３５９０号公報 特開２０１２−０４９１２３号公報

本発明者は、確実に絶縁を確保でき、小型に形成でき、しかも製品コストが安い工業用Ｘ線発生装置を求めて種々の試作及び実験を行った。例えば、尖った部品を起点として放電が起こり易いことに鑑み、鋭角部を有する部品を避けて緩やかな曲線で構成される部品を多用するといった技術を採り入れた。しかしながら、それでもなお、工業用Ｘ線発生装置の内部におけるコロナ放電の発生を十分に抑えることは難しかった。

次に、本発明者は、工業用Ｘ線発生装置の内部において電界が集中する場所を特定し、コロナ放電を生じる箇所を徹底的に探し出した。そして、その場所における電界を開放することに関して様々な実験を行った。そしてその結果、そのような電界の集中箇所に導電性部材を設置すると、コロナ放電の発生を抑制できることを知見した。具体的には、電界が集中すると考えられる箇所に導電性部材を接続することにより、コロナ放電を効果的に抑制できることを知見した。

本発明は、上記の知見に鑑みて成されたものであって、小型で安価でありながら、良好な絶縁を達成できる工業用Ｘ線発生装置を提供することを目的とする。

本発明に係る非破壊検査用の工業用Ｘ線発生装置は、陰極から出た電子を対陰極に当ててＸ線を発生する工業用Ｘ線発生装置であって、前記陰極と前記対陰極との間に管電圧を印加する管電圧印加回路と、当該管電圧印加回路を収容している高電圧タンクとを有した工業用Ｘ線発生装置において、前記管電圧印加回路は、所定の低電圧を前記管電圧まで昇圧する昇圧回路と、当該昇圧回路内の電圧を検出する電圧検出回路とを有しており、前記高電圧タンク内に集中電界が生じることを抑制するための導電性部材が前記昇圧回路及び／又は前記電圧検出回路内の適所に少なくとも１つ接続されており、前記少なくとも１つの導電性部材の少なくとも１つと前記高電圧タンクの内壁面との間隔は、前記昇圧回路及び前記電圧検出回路を構成する電子部品と前記高電圧タンクの内壁面との間隔より小さくなっており、前記高電圧タンク内に電気絶縁用ガスが充填されており、前記導電性部材は、輪状に形成されており、電気的にも輪状に導通していることを特徴とする。

この工業用Ｘ線発生装置によれば、昇圧回路及び／又は電圧検出回路内の適所に所定数の導電性部材を設けたことにより、油絶縁技術やモールド絶縁技術を用いなくても、過度の集中電界の発生を抑制することができた。そしてその結果、高電圧タンク内でコロナ放電が発生することを防止することができた。

本発明によれば、油絶縁を行うときのような面倒な組立作業が不要であり、組立工数を低減でき、製造コストを低減できる。また、樹脂モールドによって絶縁を行うときのような特別な製造用設備や製造用電源が不要であり、そのため製造コストを低減できる。

また、油絶縁やモールド絶縁を用いた場合に比べて工業用Ｘ線発生装置の重量を軽くでき、作業者の負担を軽減できるようになった。また、絶縁用ガスだけで絶縁を行う場合に比べて、部品間の距離を小さくできるので工業用Ｘ線発生装置を小型に形成でき、これにより、狭い場所での検査が可能になった。

また、モールド絶縁をしなくても、例えばガス絶縁方式によって効果的にコロナ放電を防止でき、この結果、材料費の節減ができ、Ｘ線漏洩防止用の鉛の使用量を低減できた。

本発明に係る非破壊検査用の工業用Ｘ線発生装置においては、前記高電圧タンク内に電気絶縁用ガスが充填される。これにより、Ｘ線発生装置の重量を軽くできる。

本発明に係る非破壊検査用の工業用Ｘ線発生装置において、前記昇圧回路は複数のダイオードと複数のコンデンサとを接続して成る回路によって構成できる。また、前記導電性部材は前記ダイオードのアノード端子又はカソード端子に接続するか、又はそれらの端子から延びる配線に接続することができる。

本発明に係る非破壊検査用の工業用Ｘ線発生装置において、前記昇圧回路は複数の基板に分けて形成することができ、これらの基板は隣接して互いに平行に並べて配置することができ、前記導電性部材は前記複数の基板のうちの高電圧側の基板に設けることができる。

本発明に係る非破壊検査用の工業用Ｘ線発生装置において、前記電圧検出回路は複数の抵抗を接続して成る回路を有することができ、前記導電性部材は前記抵抗の端子又は当該端子から延びる配線に接続されることができる。

本発明によれば、昇圧回路及び／又は電圧検出回路内の適所に所定数の導電性部材を設けたことにより、油絶縁やモールド絶縁を用いなくても、過度の集中電界の発生を抑制することができる。そしてその結果、高電圧タンク内でコロナ放電が発生することを防止することができる。

本発明によれば、油絶縁を行うときのような面倒な作業が不要であり、製造コストを低減できる。また、樹脂モールドによって絶縁を行うときのような特別な電源や設備が不要であり、製造コストを低減できる。

また、油絶縁やモールド絶縁を用いた場合に比べて工業用Ｘ線発生装置の重量を軽くでき、作業者の負担を軽減できるようになった。また、絶縁用ガスだけで絶縁を行う場合に比べて、部品間の距離を小さくできるので工業用Ｘ線発生装置を小型に形成でき、これにより、狭い場所での検査が可能になった。

本発明に係る工業用Ｘ線発生装置の一実施形態の外観形状を示す斜視図である。 図１の工業用Ｘ線発生装置の内部構造を示す斜視図である。 図２の工業用Ｘ線発生装置の回路構成を示す回路図である。 図２の工業用Ｘ線発生装置の主要構成部品の１つである回路基板を示す斜視図である。 図４における１つの回路基板の裏側を示す斜視図である。 図４における他の１つの回路基板の裏側を示す斜視図である。 図５で用いられる主用部品である導電性部材用基板を示す斜視図である。 図２の工業用Ｘ線発生装置の他の主要構成部品の１つである検出回路用基板を示す斜視図である。 図８で用いられる主用部品である導電性部材としてのリング部材を示す斜視図である。 図２のＥ−Ｅ線に従った平面断面図である。 本発明に係る工業用Ｘ線発生装置の他の実施形態の内部構造を示す斜視図である。 図１１の工業用Ｘ線発生装置の回路構成を示す回路図である。 図１１の工業用Ｘ線発生装置の主要構成部品の１つである回路基板を示す斜視図である。 図１３で用いられる主用部品である導電性部材としてのリング部材を示す斜視図である。 図１１のＦ−Ｆ線に従った平面断面図である。 導電性部材のさらに他の実施形態を示す図である。 本発明に係る工業用Ｘ線発生装置のさらに他の実施形態の内部の平面断面構造を示す図である。 本発明に係る工業用Ｘ線発生装置のさらに他の実施形態の内部の平面断面構造を示す図である。

（工業用Ｘ線発生装置の第１の実施形態）
以下、本発明に係る非破壊検査用の工業用Ｘ線発生装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、本明細書に添付した図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で構成要素を示す場合がある。

図１は本発明に係る工業用Ｘ線発生装置の一実施形態の外観を示している。ここに示す工業用Ｘ線発生装置１は、筒形状で金属製の外装ケース２と、取っ手３ａ及び３ｂと、Ｘ線取出し窓４とを有している。外装ケース２は内部の高電圧部分を収容する高電圧タンクとして機能するので、以下では外装ケース２を高電圧タンク２と呼ぶことがある。高電圧タンク２は基台７に固定されている。外装ケース２の上部には上部カバー５ａが設けられ、その下部には下部カバー５ｂが設けられている。

高電圧タンク２は、筒状（本実施形態では円筒状）に形成されている。基台７の材質は、例えばアルミニウム（Ａｌ）である。高電圧タンク２の材質は、例えばアルミニウム（Ａｌ）である。カバー５ａ及び５ｂは、共に、鉄（Ｆｅ）を主成分とする金属によって形成されている。基台７と高電圧タンク２とは気密に組み付けられており、その内部には電気絶縁用のガス、例えばＳＦ_６ガスが充填されている。本実施形態では外装ケース２を高電圧タンクとして用いているが、外装ケース２とは別に高電圧タンクを設けることもできる。

図２は工業用Ｘ線発生装置１の内部構造を示している。図２において、基台７の上に、１枚の検出回路用基板９と、複数（本実施形態では２枚）の昇圧回路用基板１０ａ及び１０ｂと、ｋＶメインコイル１１と、２個のフィラメントトランス１２ａ及び１２ｂと、が設けられている。また、基台７の上には、フィラメント回路部１４を収容した逆お椀型の金具１５と、Ｘ線管球１６とが設けられている。Ｘ線管球１６の適所にはＸ線窓１８が設けられている。また、Ｘ線窓１８に対向する部分のカバー５ａにＸ線取出し窓４が設けられている。上述した各部材及び各機器は、基台７に固定された図示しない複数の支柱によって支持されている。

２枚の昇圧回路用基板１０ａ及び１０ｂの基板上には、図３に示すように、複数のコンデンサＣ１と複数のダイオードＤとによって構成された周知の昇圧回路であるコッククロフト・ウォルトン回路２２が設けられている。このコッククロフト・ウォルトン回路２２は基板１０ａ上の回路と基板１０ｂ上の回路とで１つのコッククロフト・ウォルトン回路を構成している。基板１０ａ上の回路はコッククロフト・ウォルトン回路２２の高電圧側を構成しており、基板１０ｂ上の回路はコッククロフト・ウォルトン回路２２の低電圧側を構成している。

コッククロフト・ウォルトン回路２２の入力端子にｋＶメインコイル１１の２次側コイルが接続されている。ｋＶメインコイル１１の１次側コイルにはインバータ２３ａが接続されている。コッククロフト・ウォルトン回路２２の出力端子は抵抗Ｒ１を介してＸ線管球１６の陰極すなわちフィラメント２４に接続されている。フィラメント２４に対向する対陰極すなわちターゲット２５は接地されている。ターゲット２５の電子衝突面はタングステン（Ｗ）等によって形成されている。Ｘ線管球１６の内部は真空である。

図２において低電圧側の昇圧回路用基板１０ｂに隣接して設けられた検出回路用基板９の上には、図３に示すように、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２とを並列接続して成る回路を複数個、互いに直列接続して成る電圧検出回路２６が設けられている。電圧検出回路２６の一方の端子は接地されており、他方の端子はコッククロフト・ウォルトン回路２２の入力側部分に接続されている。

図２に示した２個のフィラメントトランス１２ａ及び１２ｂは、図３において、Ｘ線管球１６の構成要素であるフィラメント２４に接続されている。入力側のフィラメントトランス１２ａにはインバータ２３ｂが接続されている。昇圧回路側のインバータ２３ａ及びフィラメント側のインバータ２３ｂのそれぞれの入力端子は整流器２９を介して商用交流電源３０に接続されている。

電圧検出回路２６の接地端子はｋＶ検出用端子（すなわち、管電圧検出用端子）であり、この端子はアンプ３０ａを通してインバータ２３ａの制御用端子に接続されている。また、コッククロフト・ウォルトン回路２２の接地端子２７はｍＡ検出用端子（すなわち、管電流検出用端子）であり、この端子はアンプ３０ｂを通してインバータ２３ｂの制御用端子に接続されている。高電圧タンク２は接地電位につながれている。

コッククロフト・ウォルトン回路２２の配線上、本実施形態では高電圧側の基板１０ａの配線上、に複数（本実施形態では１２個）の導電性部材３１ａが接続されている。また、電圧検出回路２６の配線上に導電性部材としての複数（本実施形態では６個）のリング部材３１ｂが接続されている。

図４は、高電圧側の昇圧回路用基板１０ａ及び低電圧側の昇圧回路用基板１０ｂを、図２の表側（矢印Ａ側）から見た状態を示している。図５は、高電圧側の昇圧回路用基板１０ａを図４及び図２の裏側（矢印Ｂ側）から見た状態を示している。図６は、低電圧側の昇圧回路用基板１０ｂを図４及び図２の裏側（矢印Ｂ側）から見た状態を示している。基板１０ａ，１０ｂは概ね枠状に形成されており、枠部分によって形成された中央部分は空間になっている。枠部分は単なる直線形状ではなく、蛇がくねっているような形状、すなわち幾度も繰り返して折れ曲がる形状となっている。

図４に示すように、Ａ方向（表側方向）から眺めた表面の外観は高電圧側基板１０ａと低電圧側基板１０ｂとで同じである。図２のＢ方向（裏側方向）から眺めた場合、高電圧側基板１０ａの裏面と低電圧側基板１０ｂの裏面とで外観が異なっている。異なっているのは、高電圧側基板１０ａ（図５）の高電位部分には複数個（本実施形態では４個）の導電性部材用基板８が設けられている一方、低電圧側基板１０ｂ（図６）にはそのような導電性部材用基板が設けられていないことである。複数のコンデンサＤ１及び複数のダイオードＤから成るコッククロフト・ウォルトン回路が形成されていることは、高電圧側基板１０ａと低電圧側基板１０ｂとで同じである。すなわち、図５において導電性部材用基板８を除去すれば、基板１０ａ及びその上の回路構成は図６の低電圧側基板１０ｂと同じである。

図４において、基板１０ａ，１０ｂは絶縁性を有した適宜の合成樹脂によって形成されている。図３の回路図における複数のコンデンサＣ１は、図５及び図６に示すように、基板１０ａ，１０ｂの左右の辺部に分けて設けられている。これらのコンデンサＣ１は上下方向に沿って並べて配置されている。また、図３の回路図における複数のダイオードＤは、図４、図５及び図６において、基板１０ａ，１０ｂの中央部分にまとめて設けられている。これらのダイオードＤは上下方向に沿って配置されている。

図５において、高電圧側回路基板１０ａに設けられた４つの導電性部材用基板８は、それぞれ、図７に示す形状を有している。導電性部材用基板８は、絶縁性を有した合成樹脂、例えばガラスエポキシ樹脂によって形成されている。導電性部材用基板８は、矢印Ｃ方向から平面的に見て、５つの迂回辺ａ〜ｅを曲がりくねって連続させた迂回形状に形成されている。３つの迂回辺ａ、ｃ及びｅには、直線状又は細長い長方形状の導電性部材３１ａが、例えばハンダによって形成されている。導電性部材３１ａは図３の回路図において同じ符号で示している導電性部材のことである。

導電性部材３１ａの１つの端部に対応した部分の基板８に貫通穴が形成されており、その貫通穴に導電性の支持棒３５が差し込まれ、さらに導電性部材３１ａにハンダ接合されている。図１０は図２のＥ−Ｅ線に従ってＸ線発生装置１の内部構造を平面図として示している。図１０に示すように、導電性部材用基板８の支持棒３５の先端は高電圧側回路基板１０ａに接合、例えばハンダ付けによって接合されている。これにより、導電性部材３１ａがコンデンサＣ１を覆う位置に配置されると共に、高電圧側基板１０ａ上の回路に電気的に接続された状態となっている。導電性部材３１ａは電気的には、図３の回路図に示すように、一対のダイオードＤをつないでいる配線に接続されている。

図７において、ハンダによって形成された導電性部材３１ａの長さＬ及び幅Ｗは、高電圧タンク２の内部に発生する電界を導電性部材３１ａによって緩和（すなわち抑制）する機能を発揮できるような寸法に設定される。例えば、長さＬは２０ｍｍ〜３０ｍｍである。また、幅Ｗは２ｍｍ〜５ｍｍである。実験の結果、長さＬを２５ｍｍ幅Ｗを３．５ｍｍとすると理想的であった。電界の発生を緩和するためには、導電性部材３１ａの両端部の形状は角張っていない形状、尖っていない形状、すなわち丸みを帯びた形状であることが望ましい。導電性部材３１ａをハンダによって形成することは、両端の形状を角張っていない形状、尖っていない形状、丸みを帯びた形状、等にすることに関して好適である。

次に、図８は、電圧検出回路用基板９を図２の表側（矢印Ａ側）から見た状態を示している。基板９は枠状に形成されており、中央部分は大きな空間Ｋとなっている。基板９は適宜の合成樹脂によって形成されている。図３の回路図における複数のコンデンサＣ２は、図８において、基板９の表面（矢印Ａ側から見える面）の中央部分に設けられている。これらのコンデンサＣ２は上下方向に沿って並べて設けられている。

図３の回路図における複数の抵抗Ｒ２は図８において、それぞれ一本の長い直線状の形となっている。これらの抵抗Ｒ２は、基板９の裏面（矢印Ｂ側から見える面）に設けられている。これらの抵抗Ｒ２の両端は、基板９の裏面（矢印Ｂ側から見える面）の左右の辺部分に半田付け等によって接合されている。

図８において、電圧検出回路用基板９の表面（矢印Ａ側から見た面）に実装された導電性部材としての６個のリング部材３１ｂは、基板９の表面（矢印Ａ側から見た面）に半田付け等によって実装されている。これらの導電性部材としてのリング部材３１ｂは、図９に示すように金属線材を、変形した楕円形状に折り曲げ、さらにその線材の両端を半田付け３２等によって結んだ形状、すなわちループ状、すなわち輪状となっている。各導電性部材としてのリング部材３１ｂは、基板９に半田付け３２された状態で基板９の表面に沿って寝た状態になっている。

本実施形態では図３及び図５に示したように、昇圧回路側の導電性部材３１ａの数を１２個とした。また、図８に示したように検出回路側の導電性部材としてのリング部材３１ｂの数を６個とした。しかしながら、それらの数は導電性部材３１ａ及び導電性部材としてのリング部材３１ｂが電界集中を緩和する機能を達成するのに必要な数とされるのが望ましい。これらの導電性部材３１ａ及び導電性部材としてのリング部材３１ｂは、高電圧タンク２内でコロナ放電が発生することを抑制するために設けられている。

本実施形態では、図３の回路図に示すように、昇圧回路側の導電性部材３１ａは一方の基板である高圧側の基板１０ａだけに設けられている。しかしながら、導電性部材３１ａは他方の基板１０ｂに設けることもできる。

昇圧回路側の導電性部材３１ａは、ダイオードＤのアノード端子に接続されるか、又はアノード端子から延びる配線に接続されている。検出回路側の導電性部材としてのリング部材３１ｂは、抵抗Ｒ２の端子に接続されるか、又は抵抗Ｒ２から延びる配線に接続されている。なお、導電性部材３１ａ及び導電性部材としてのリング部材３１ｂを接続する位置は、基板１０ａ，１０ｂ及び基板９のそれぞれの配線上の任意の個所としても良い。

導電性部材としてのリング部材３１ｂは導電性の金属、例えば銅、鉛、その他の金属を含んだ金属によって形成されている。これらの導電性部材としてのリング部材の線材の太さは、例えば直径１ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは１．５ｍｍ程度である。これらの導電性部材としてのリング部材の線材の長さは、例えば１０ｍｍ〜１００ｍｍ、好ましくは５０ｍｍであり、この線材がループ状に形成されている。

以下、上記構成より成るＸ線発生装置の動作について説明する。
図３において、商用交流電源３０から電気が供給されると、その交流電圧が整流器２９で直流に変換され、さらに２つのインバータ２３ａ，２３ｂのそれぞれで所定電圧の交流に変換される。

フィラメント側のインバータ２３ｂの出力電圧は、フィラメントトランス１２ａ，１２ｂによって昇圧されてフィラメント２４に印加される。この電圧印加により、フィラメント２４に通電が成され、フィラメント３４が発熱して当該フィラメント２４から電子（すなわち熱電子）が発生する。

昇圧回路側のインバータ２３ａの出力電圧は、メインコイル１１で適宜に昇圧（例えば３０ｋＶに昇圧）され、さらに、昇圧回路であるコッククロフト・ウォルトン回路２２によって所定の高電圧（例えば、３００ｋＶ）に昇圧され、管電圧としてターゲット２５とフィラメント２４との間に印加される。この管電圧の印加により、フィラメント２４から発生した電子が加速されてターゲット２５に衝突して、当該ターゲット２５からターゲット２５の材質に応じた波長のＸ線が発生する。このＸ線が、検査対象物（例えば、金属配管の管壁や、建築物の構造材料等）に照射されて、非破壊検査が行われる。

ターゲット２５からＸ線が発生される間、ターゲット２５とフィラメント２４との間に電流（すなわち管電流）が流れる。管電流は、例えば３ｍＡである。この管電流は、コッククロフト・ウォルトン回路２２の接地端子２７からアンプ３０ｂへ取り込まれ、さらにインバータ２３ｂへフィードバックされる。これにより、フィラメント２４への電圧印加が制御されて管電流が一定になるように制御される。

コッククロフト・ウォルトン回路２２の出力電圧は、検出回路２６によって外部へ取り出され、取り出されたその電圧値がアンプ３０ａを介してインバータ２３ａへフィードバックされる。これにより、管電圧が一定になるように制御される。以上から理解されるように、本実施形態では、昇圧回路であるコッククロフト・ウォルトン回路２２と電圧検出回路２６とによって管電圧印加回路が構成されている。

コッククロフト・ウォルトン回路２２の動作中、高電圧タンク２内に過度に強い集中電界が発生して、コロナ放電が発生することが考えられる。高電圧タンク２内には絶縁用のガス、例えばＳＦ_６ガスが充填されているので、過度の電界の発生はある程度は抑制されるが、その抑制の程度は不平等電界で構成された本電源の場合は十分ではない。しかしながら、本実施形態では、コッククロフト・ウォルトン回路２２及び検出回路２６内の適所に所定数の導電性部材３１ａ及び所定数の導電性部材としてのリング部材３１ｂを設けたことにより、過度の電界の発生を抑制することができた。そしてその結果、高電圧タンク２内でコロナ放電が発生することを防止することができた。

Ｘ線発生装置１の内部の平面的な断面構造を示している図１０において、ハンダによって形成されていて電界の集中を緩和するための部材である導電性部材３１ａと高電圧タンク２の内壁面との間隔ｄ１は、昇圧回路２２と電圧検出回路２６とによって形成される管電圧印加回路の構成要素である全ての電子部品（例えば、コンデンサＣ１、ダイオードＤ、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ２）と高電圧タンク２の内壁面との間隔（以下、部品−タンク間間隔ということがある）よりも小さくなるように設定されている。

本実施形態においては、導電性部材３１ａは複数個用いられているが、それら全ての導電性部材３１ａについての間隔ｄ１が、全ての電子部品についての部品−タンク間間隔よりも小さく設定されている。しかしながら、高電圧タンク２内でのコロナ放電の発生を有効に抑制できる限りにおいて、いくつかの導電性部材３１ａについての間隔ｄ１が部品−タンク間間隔よりも大きくなっても良い。

さらに、図１０において、導電性部材としてのリング部材３１ｂと高電圧タンク２の内壁面との間隔ｄ２も部品−タンク間間隔よりも小さくなっている。この導電性部材としてのリング部材３１ｂの場合も導電性部材３１ａの場合と同様に、いくつかの導電性部材としてのリング部材３１ｂについての間隔ｄ２が部品−タンク間間隔よりも大きくなることがあり得る。なお、本実施形態では、導電性部材３１ａと高電圧タンク２との間隔ｄ１が、導電性部材としてのリング部材３１ｂと高電圧タンク２との間隔ｄ２よりも大きくなっている。すなわちｄ１＞ｄ２である。しかしながら、ｄ１≦ｄ２であっても良い。

以上のように、本実施形態では、導電性部材３１ａと高電圧タンク２の内壁面との間隔ｄ１を部品−タンク間間隔よりも小さく設定し、同時に、導電性部材としてのリング部材３１ｂと高電圧タンク２の内壁面との間隔ｄ２を部品−タンク間間隔よりも小さく設定したので、高電圧タンク２内において電界が集中することを有効に抑制でき、そのため、高電圧タンク２内でのコロナ放電の発生を有効に防止できるようになった。

本実施形態では、油絶縁を行うときのような面倒な組立作業が不要であり、そのため製造コストを低減できる。また、樹脂モールドによって絶縁を行うときのような特別な製造用設備や製造用電源が不要であり、そのため製造コストを低減できる。

また、本実施形態で用いたガス絶縁は、油絶縁やモールド絶縁に比べて軽量である。さらに、本実施形態では導電性部材３１ａ及び導電性部材としてのリング部材３１ｂを電界緩和部材として用いたので、ガス絶縁方式でありながら高電圧タンク２の形状を小さくすることができた。これらのため、本実施形態の工業用Ｘ線発生装置１によれば、Ｘ線発生装置を小型・軽量に形成することができた。

また、油絶縁やモールド絶縁を用いた場合に比べて工業用Ｘ線発生装置の重量を軽くでき、作業者の負担を軽減できるようになった。また、導電性部材３１ａ，導電性部材としてのリング部材３１ｂを用いること無く絶縁用ガスだけで絶縁を行う場合に比べて、部品間の距離を小さくできるので工業用Ｘ線発生装置を小型に形成でき、これにより、狭い場所での検査が可能になった。

（工業用Ｘ線発生装置の第２の実施形態）
図１１は、本発明に係る工業用Ｘ線発生装置の他の実施形態を示している。本実施形態の工業用Ｘ線発生装置４１の外観形状は図１に示した先の実施形態と同じである。本実施形態において、図２に示した実施形態と同じ部材は同じ符号を付して示すことにして、その説明は省略する。

図２に示した先の実施形態では、矢印Ａで示す表側から見て基台７の上に、検出回路用基板９、低電圧側昇圧回路用基板１０ｂ、そして高電圧側昇圧回路用基板１０ａがその順で配置されていた。これに対し、図１１に示す本実施形態では、矢印Ａで示す表側から見て基台７の上に、検出回路用基板９、高電圧側昇圧回路用基板１０ａ、そして低電圧側昇圧回路用基板１０ｂがその順で配置されている。

図１２は、本実施形態で用いる電気回路の回路図を示している。この電気回路は、基本的には、図３に示した先の実施形態で用いた電気回路と同じである。図３の回路では高電圧側昇圧回路用基板１０ａの高電圧側に１２個の導電性部材３１ａを回路配線に接続した。これに対し、図１２に示す本実施形態では、導電性部材３１ａに代えて、導電性部材としての６個のリング部材３１ｃを高電圧側昇圧回路用基板１０ａの高電圧側の部分に設けている。

導電性部材としてのリング部材３１ｃは、図１３に示すように、基板１０ａの表面（矢印Ａ側から見た面）に半田付け３２等によって実装されている。これらの導電性部材としてのリング部材３１ｃは、図１４に示すように、金属線材を馬蹄形、Ｕ字形、又は四角形の一辺を切り取りそれに対向する辺に丸みを付けた形状、等といった各形状に折り曲げ、その線材の両端を半田付け３２等によって結んだ形状、すなわちループ状、すなわち輪状となっている。各導電性部材としてのリング部材３１ｃは、図１３において、基板１０ａに半田付け３２された状態で基板１０ａから立った状態になっている。

導電性部材としてのリング部材３１ｃは導電性の金属、例えば銅、鉛、その他の金属を含んだ金属によって形成されている。これらの導電性部材としてのリング部材の線材の太さは、例えば直径１ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは１．５ｍｍ程度である。これらの導電性部材としてのリング部材の線材の長さは、例えば１０ｍｍ〜１００ｍｍ、好ましくは５０ｍｍであり、この線材がループ状に形成されている。

図１５は、図１１のＦ−Ｆ線に従ってＸ線発生装置４１の内部構造を平面図として示している。図１５において、昇圧回路２２側の導電性部材としてのリング部材３１ｃと高電圧タンク２の内壁面との間隔ｄ３は、昇圧回路２２と電圧検出回路２６とによって形成される管電圧印加回路の構成要素である全ての電子部品（例えば、コンデンサＣ１、ダイオードＤ、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ２）と高電圧タンク２の内壁面との間隔（すなわち、部品−タンク間間隔）よりも小さくなるように設定されている。

本実施形態においては、導電性部材としてのリング部材３１ｃは６個用いられているが、それら全ての導電性部材としてのリング部材３１ｃについてのタンク内壁までの間隔ｄ３が、全ての電子部品についての部品−タンク間間隔よりも小さく設定されている。しかしながら、高電圧タンク２内でのコロナ放電の発生を有効に抑制できる限りにおいて、いくつかの導電性部材としてのリング部材３１ｃについての間隔ｄ３が部品−タンク間間隔よりも大きくなっても良い。

さらに、図１５において、電圧検出回路２６側の導電性部材としてのリング部材３１ｂと高電圧タンク２の内壁面との間隔ｄ２も、部品−タンク間間隔よりも小さくなっている。この導電性部材としてのリング部材３１ｂの場合も導電性部材としてのリング部材３１ｃの場合と同様に、いくつかの導電性部材としてのリング部材３１ｂについての間隔ｄ２が部品−タンク間間隔よりも大きくなることがあり得る。なお、本実施形態では、導電性部材としてのリング部材３１ｃと高電圧タンク２との間隔ｄ３が、導電性部材としてのリング部材３１ｂと高電圧タンク２との間隔ｄ２よりも大きくなっている。すなわちｄ３＞ｄ２である。しかしながら、ｄ３≦ｄ２であっても良い。

以上のように、本実施形態では、導電性部材としてのリング部材３１ｃと高電圧タンク２の内壁面との間隔ｄ３を部品−タンク間間隔よりも小さく設定し、同時に、導電性部材としてのリング部材３１ｂと高電圧タンク２の内壁面との間隔ｄ２を部品−タンク間間隔よりも小さく設定したので、高電圧タンク２内において電界が集中することを有効に抑制でき、そのため、高電圧タンク２内でのコロナ放電の発生を有効に防止できるようになった。

本実施形態では、昇圧回路２２内に導電性部材としてのリング部材３１ｃを設け、電圧検出回路２６内に導電性部材としてのリング部材３１ｂを設けたので、高電圧タンク２内での電界の集中を抑制でき、それ故、高電圧タンク２内でのコロナ放電の発生を有効に防止できる。

（変形例）
以上の実施形態では、高電圧タンク２内におけるコロナ放電の発生を防止するための導電性部材としてのリング部材として、図１４に示すような馬蹄形状、逆Ｕ字形状、又は四角形の一辺を切り取りそれに対向する辺に丸みを付けた形状の導電性部材としてのリング部材３１ｃ、及び図９に示すような変形した楕円形状の導電性部材としてのリング部材３１ｂを用いた。これに代えて、図１６（ｂ）に示すような電界緩和用の導電性部材としてのリング部材３１ｄを用いることができる。この導電性部材としてのリング部材３１ｄは、例えば次のような方法によって製造できる。

すなわち、直径０．６ｍｍ程度の導電性の線材によって、巻径Ｄ１＝２．５ｍｍ程度で長さＬ＝５０ｍｍ程度のコイル線材３３を形成し、このコイル線材３３の中心部分に直径０．８ｍｍ程度で可撓性の線材（図示せず）を挿入し、その可撓性線材をループ状に曲げることによってコイル線材３３をループ状に曲げ、そしてコイル線材３３の両端を互いに半田付け３２等の接合手法によって接合することにより、導電性部材としてのリング部材３１ｄを形成することができる。

（工業用Ｘ線発生装置の第３の実施形態）
図１７は、本発明に係る工業用Ｘ線発生装置のさらに他の実施形態を示している。図１５に示した先の実施形態では矢印Ａで示す表側から順に基台７の上に、検出回路用基板９、高電圧側昇圧回路用基板１０ａ、そして低電圧側昇圧回路基板１０ｂを設置した。これに対し本実施形態の工業用Ｘ線発生装置５１では、矢印Ａで示す表側から順に基台７の上に、検出回路用基板９、低電圧側昇圧回路用基板１０ｂ、そして高電圧側昇圧回路基板１０ａを設置した。そして、高電圧側昇圧回路基板１０ａに設けられる導電性部材としてのリング部材３１ｃが裏側（矢印Ｂが描かれた側）方向を向くように配置した。

本実施形態において、昇圧回路２２側の導電性部材としてのリング部材３１ｃと高電圧タンク２の内壁面との間隔ｄ３は、昇圧回路２２と電圧検出回路２６とによって形成される管電圧印加回路の構成要素である全ての電子部品（例えば、コンデンサＣ１、ダイオードＤ、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ２）と高電圧タンク２の内壁面との間隔（すなわち、部品−タンク間間隔）よりも小さくなるように設定されている。なお、場合によっては、いくつかの導電性部材としてのリング部材３１ｃについての間隔ｄ３が部品−タンク間間隔よりも大きくなることはあり得る。

さらに、電圧検出回路２６側の導電性部材としてのリング部材３１ｂと高電圧タンク２の内壁面との間隔ｄ２も、部品−タンク間間隔よりも小さくなっている。この導電性部材としてのリング部材３１ｂの場合も導電性部材としてのリング部材３１ｃの場合と同様に、いくつかの導電性部材としてのリング部材３１ｂについての間隔ｄ２が部品−タンク間間隔よりも大きくなることがあり得る。なお、本実施形態では、導電性部材としてのリング部材３１ｃと高電圧タンク２との間隔ｄ３が、導電性部材としてのリング部材３１ｂと高電圧タンク２との間隔ｄ２よりも大きくなっている。すなわちｄ３＞ｄ２である。しかしながら、ｄ３≦ｄ２であっても良い。

本実施形態においても、導電性部材としてのリング部材３１ｃと高電圧タンク２の内壁面との間隔ｄ３を部品−タンク間間隔よりも小さく設定し、同時に、導電性部材としてのリング部材３１ｂと高電圧タンク２の内壁面との間隔ｄ２を部品−タンク間間隔よりも小さく設定したので、高電圧タンク２内において電界が集中することを有効に抑制でき、そのため、高電圧タンク２内でのコロナ放電の発生を有効に防止できるようになった。

（工業用Ｘ線発生装置の第４の実施形態）
図１８は、本発明に係る工業用Ｘ線発生装置のさらに他の実施形態を示している。本実施形態の工業用Ｘ線発生装置６１は、図１０に示した実施形態と図１５に示した実施形態とを組み合せた構成を有している。具体的には、工業用Ｘ線発生装置６１は、矢印Ａ方向で示す表側から見て順に基台７上に、検出回路用基板９、低電圧側昇圧回路用基板１０ｂ、そして高電圧側昇圧回路用基板１０ａを有している。

検出回路用基板９上には導電性部材としてのリング部材３１ｂが設けられ、低電圧側昇圧回路用基板１０ｂ上には導電性部材としてのリング部材３１ｃが設けられ、そして高電圧側昇圧回路用基板１０ａ上には導電性部材３１ａが設けられている。導電性部材３１ａはハンダによって形成された直線状又は細長い長方形状の部材である。

本実施形態においても、高電圧側の昇圧回路２２上の導電性部材３１ａと高電圧タンク２の内壁面との間隔ｄ１は、昇圧回路２２と電圧検出回路２６とによって形成される管電圧印加回路の構成要素である全ての電子部品（例えば、コンデンサＣ１、ダイオードＤ、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ２）と高電圧タンク２の内壁面との間隔（すなわち、部品−タンク間間隔）よりも小さくなるように設定されている。

また、低電圧側の昇圧回路２２側の導電性部材としてのリング部材３１ｃと高電圧タンク２の内壁面との間隔ｄ３は、昇圧回路２２と電圧検出回路２６とによって形成される管電圧印加回路の構成要素である全ての電子部品（例えば、コンデンサＣ１、ダイオードＤ、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ２）と高電圧タンク２の内壁面との間隔（すなわち、部品−タンク間間隔）よりも小さくなるように設定されている。

さらに、検出回路用基板９上の導電性部材としてのリング部材３１ｂと高電圧タンク２の内壁面との間隔ｄ２も部品−タンク間間隔よりも小さくなっている。

（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。

例えば、図１から図１０に示した実施形態において、導電性部材３１ａ及び導電性部材としてのリング部材３１ｂの取付け個所は、図示した個所以外の個所とすることができる。また、図１１から図１５に示した実施形態において、導電性部材としてのリング部材３１ｂ及び３１ｃの取付け個所は、図示した個所以外の個所とすることができる。また、図９に示した導電性部材としてのリング部材３１ｂ及び図１４に示した導電性部材としてのリング部材３１ｃのそれぞれのループの形状及び大きさは、図示した形状及び大きさ以外の形状及び大きさとすることができる。

さらに、図１から図１０に示した実施形態において導電性部材３１ａ及び導電性部材としてのリング部材３１ｂの数は、図示した数以外の数とすることができる。また、図１１から図１５に示した実施形態において、導電性部材としてのリング部材３１ｂ及び３１ｃの数は、図示した数以外の数とすることができる。

上記実施形態では、昇圧回路としてコッククロフト・ウォルトン回路２２を用いたが、その他の任意の昇圧回路を用いることもできる。検出回路２６の具体的な構成も図３に示した回路構成に限定されない。また、検出回路２６によって取り出すコッククロフト・ウォルトン回路２２に対する電圧取出し個所も図示の電圧位置に限られない。また、工業用Ｘ線発生装置の外観形状は図１に示した外観形状に限られない。

図２に示した実施形態ではコッククロフト・ウォルトン回路によって形成した昇圧回路２２を２つの基板１０ａ及び１０ｂに分けて設置した。この構成に代えて、昇圧回路２２を１つの基板上に形成することも可能である。

１．工業用Ｘ線発生装置、 ２．高電圧タンク（外装ケース）、 ３ａ，３ｂ．取っ手、 ４．Ｘ線取出し窓、 ５ａ，５ｂ．カバー、 ７．基台、 ８．導電性部材用基板、 ９．検出回路用基板、 １０ａ，１０ｂ．昇圧回路用基板、 １１．ｋＶメインコイル、 １２ａ，１２ｂ．フィラメントトランス、 １４．フィラメント回路部、 １５．逆お椀型の金具、 １６．Ｘ線管球、 １８．Ｘ線窓、 ２２．コッククロフト・ウォルトン回路（昇圧回路）、 ２３ａ，２３ｂ．インバータ、 ２４．フィラメント(陰極）、 ２５．ターゲット（対陰極）、 ２６．電圧検出回路、 ２７．接地端子、 ２９．整流器、 ３０．商用交流電源、 ３０ａ，３０ｂ．アンプ、 ３１ａ．導電性部材、 ３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ．リング部材（導電性部材）、 ３２．半田付け（接合手段）、 ３３．線材、 ３５．支持棒、 Ｄ．ダイオード、 Ｃ１，Ｃ２．コンデンサ、 Ｒ１．抵抗

Claims (4)

1. 陰極から出た電子を対陰極に当ててＸ線を発生する工業用Ｘ線発生装置であって、
   前記陰極と前記対陰極との間に管電圧を印加する管電圧印加回路と、当該管電圧印加回路を収容している高電圧タンクとを有した工業用Ｘ線発生装置において、
   前記管電圧印加回路は、所定の低電圧を前記管電圧まで昇圧する昇圧回路と、当該昇圧回路内の電圧を検出する電圧検出回路とを有しており、
   前記高電圧タンク内に集中電界が生じることを抑制するための導電性部材が前記昇圧回路及び／又は前記電圧検出回路内の適所に少なくとも１つ接続されており、
   前記少なくとも１つの導電性部材の少なくとも１つと前記高電圧タンクの内壁面との間隔は、前記昇圧回路及び前記電圧検出回路を構成する電子部品と前記高電圧タンクの内壁面との間隔より小さくなっており、
   前記高電圧タンク内に電気絶縁用ガスが充填されており、
   前記導電性部材は、輪状に形成されており、電気的にも輪状に導通している
   ことを特徴とする非破壊検査用の工業用Ｘ線発生装置。
2. 前記昇圧回路は複数のダイオードと複数のコンデンサとを接続して成る回路であり、
   前記導電性部材は前記ダイオードのアノード端子又はカソード端子に接続されるか、又はそれらの端子から延びる配線に接続されている
   ことを特徴とする請求項１記載の非破壊検査用の工業用Ｘ線発生装置。
3. 前記昇圧回路は複数の基板に分けて形成されており、これらの基板は隣接して互いに平行に並べて配置されており、前記導電性部材は前記複数の基板のうちの高電圧側の基板に設けられることを特徴とする請求項２記載の非破壊検査用の工業用Ｘ線発生装置。
4. 前記電圧検出回路は複数の抵抗を接続して成る回路を有しており、前記導電性部材は前記抵抗の端子又は当該端子から延びる配線に接続されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の非破壊検査用の工業用Ｘ線発生装置。

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