JP6173849B2 - 回転陽極型ｘ線管装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、回転陽極型Ｘ線管装置に関する。

医療分野等で行うＸ線撮影には、一般に回転陽極型Ｘ線管装置が使用されている。Ｘ線撮影としては、レントゲン撮影、ＣＴ撮影などが挙げられる。回転陽極型Ｘ線管装置は、ハウジングと、ハウジング内に収納されＸ線を放射する回転陽極型Ｘ線管と、を備えている。ハウジングの内面には、Ｘ線を遮蔽する鉛板が貼り付けられている。ハウジングの外壁には、Ｘ線管から放射されるＸ線を透過するＸ線放射窓が設けられている。ハウジングと回転陽極型Ｘ線管との間の空間には、絶縁油等の冷却液が封入されている。

回転陽極型Ｘ線管は、陽極ターゲットと、陰極と、陽極ターゲット及び陰極を収容し内部が減圧された真空外囲器と、を備えている。陽極ターゲットは、高速回転（例えば１００００ｒｐｍ）が可能である。陽極ターゲットは、タングステン合金で形成されたターゲット層（傘状部）を有している。陰極は、陽極ターゲットの回転軸から偏心して位置し、ターゲット層に対向している。

高電圧が、陰極と陽極ターゲットとの間に印加される。このため、陰極が電子を放出すると、電子は加速及び集束されターゲット層に衝突する。これにより、ターゲット層はＸ線を放射し、Ｘ線はＸ線透過窓からハウジングの外部に放出される。

例えば、軽負荷のＸ線管装置の形状は、Ｘ線管の軸線について略回転対称である。ハウジングは、筒状であり、側面に高電圧リセプタクルが取り付けられる突出部と、Ｘ線放射窓と、筒状ハウジングの両開口端部を閉塞する側板とを備えている。

ところで、近年、ＣＴ撮影用途のＸ線管装置などでは、Ｘ線管の形状の複雑化、Ｘ線管の重量の増大化、およびＸ線管装置が取り付けられる回転架台の回転速度の増大化などに伴って、第１分割部及び第２分割部を有するハウジングが使用されるようになっている。第１分割部及び第２分割部の結合面はＸ線管の軸線に平行である。

特許第４８３６５７７号公報 特開２０００−２４３３３３号公報

しかしながら、Ｘ線管の軸線に平行な結合面を有するハウジングを使用する場合、回転陽極型Ｘ線管装置には下記のような問題がある。
（１）Ｘ線管やステータコイルの組み立て作業上の問題
Ｘ線管だけを第１分割部に設置した後ではステータコイルを設置することが不可能である。このため、Ｘ線管にステータコイルを挿入した状態のまま、Ｘ線管及びステータコイルを一体で第１分割部に設置しなければならず、作業性が悪いという問題がある。例えば、煩雑な作業となる。

また、第１分割部にＸ線管及びステータコイルを取り付けた後、Ｘ線管とステータコイルとの間の隙間を確認することは不可能である。このため、Ｘ線管及びステータコイルの相対的な位置を修正することができず、Ｘ線管の陽極ターゲット回転機構の回転特性やＸ線管の冷却性能に不具合が発生する恐れがある。位置ずれの影響を少なくするためにはＸ線管とステータコイルとの間の隙間を広く設定する必要があるが、その場合にはステータコイルの発生磁場による回転駆動効率が低下し、ステータコイルの消費電力の増大を招いてしまう。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、製品信頼性に優れ、製造歩留まりが高く、消費電力の増大を抑制することのできる回転陽極型Ｘ線管装置を提供することにある。

一実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置は、
Ｘ線を放出するターゲット層を含む陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットを回転自在に支持する陽極ターゲット回転機構と、前記陽極ターゲットの軸線に沿う方向に前記ターゲット層に対向配置され電子を放出する陰極と、前記陽極ターゲットと前記陽極ターゲット回転機構と前記陰極とを収容した真空外囲器と、を有したＸ線管と、
前記陽極ターゲット回転機構を回転させるための推進力を発生するステータコイルと、
前記軸線に直交する方向に開口したＸ線放射口を有し、前記Ｘ線管と前記ステータコイルとを収納して保持したハウジングと、
前記Ｘ線放射口を閉塞し、前記Ｘ線を前記ハウジングの外部に取り出すＸ線放射窓と、
前記Ｘ線管と前記ハウジングとの間の空間に充填され、前記Ｘ線管が発生する熱の少なくとも一部を吸収する冷却液と、を備え、
前記ハウジングは、前記Ｘ線放射口を有し前記Ｘ線管が直接又は間接的に固定される第１分割部と、前記陽極ターゲット回転機構に対して前記陽極ターゲットの反対側に位置し前記第１分割部に結合される第２分割部と、を有し、
前記第１分割部と前記第２分割部との結合面は、一平面上に位置し、前記軸線に垂直な方向を除いて前記軸線に対して傾斜している。

図１は、第１の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示す断面図であり、Ｘ線管を側面図で示す図である。 図２は、第２の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示す断面図であり、Ｘ線管を側面図で示し、クーラーユニットをブロック図で示す図である。 図３は、上記第２の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置の変形例を示す断面図であり、Ｘ線管を側面図で示し、クーラーユニットをブロック図で示す図である。 図４は、上記第２の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置の他の変形例を示す断面図であり、Ｘ線管を側面図で示し、クーラーユニットをブロック図で示す図である。 図５は、第３の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示す断面図であり、Ｘ線管を側面図で示す図である。 図６は、比較例１に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示す断面図であり、Ｘ線管を側面図で示す図である。 図７は、比較例２に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示す断面図であり、Ｘ線管を側面図で示す図である。

以下、図面を参照しながら第１の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置について詳細に説明する。回転陽極型Ｘ線管装置は、例えばＸ線ＣＴスキャナの回転架台に固定され利用される。

図１に示すように、回転陽極型Ｘ線管装置１０は、ハウジング２０と、Ｘ線放射窓２０ｗと、ハウジング２０内に収納されたＸ線管３０と、Ｘ線管３０とハウジング２０との間の空間に充填された冷却液７と、回転駆動装置としてのステータコイル９０とを備えている。ここで、ステータコイル９０は、後述する陽極ターゲット回転機構１４を回転させるための推進力を発生する。

ハウジング２０は、Ｘ線管３０の軸線ａに直交する方向に開口したＸ線放射口２０ｏ１と、軸線ａに沿った方向に延在した貫通孔２０ｏ２と、を有している。ハウジング２０は、Ｘ線管３０とステータコイル９０とを収納し保持している。

ハウジング２０は、分断された第１分割部２０ａ及び第２分割部２０ｃを有している。ハウジング２０は金属材料又は樹脂材料で形成されている。この実施形態において、第１分割部２０ａ及び第２分割部２０ｃは、アルミニウム合金を用いた鋳物で形成されている。なお、第１分割部２０ａをアルミ合金鋳物（又は樹脂材料）で形成し、第２分割部２０ｃを樹脂材料（又はアルミ合金鋳物）で形成してもよい。

第１分割部２０ａは、Ｘ線放射口２０ｏ１及び貫通孔２０ｏ２を有している。第１分割部２０ａには、Ｘ線管３０が直接又は間接的に固定される。この実施形態において、Ｘ線管３０と第１分割部２０ａとの間に絶縁部材８及びＸ線遮蔽部材６０が介在され、Ｘ線管３０は第１分割部２０ａに間接的に固定されている。

絶縁部材８は、機械的強度の高い樹脂材料又はセラミクスで形成されている。絶縁部材８は、軸線ａに直交した方向におけるハウジング２０に対するＸ線管３０の位置ずれを防止している。さらに、Ｘ線管３０及びハウジング２０間の電気絶縁性を保持している。

また、第１分割部２０ａには、ステータコイル９０が直接又は間接的に固定される。この実施形態において、ステータコイル９０と第１分割部２０ａとの間に接続部材９が介在され、ステータコイル９０は第１分割部２０ａに接続部材９を介して間接的に固定されている。このため、接続部材９は、ハウジング２０及びＸ線管３０に対するステータコイル９０の位置ずれを防止している。さらに、接続部材９は金属で形成されている。第１分割部２０ａは接地電位となるため、接続部材９はステータコイル９０を接地することもできる。

Ｘ線遮蔽部材６０は、第１分割部２０ａの内面の少なくとも一部に沿って配置されている。この実施形態において、Ｘ線遮蔽部材６０は、第１分割部２０ａの内面の少なくとも一部に接着されている。Ｘ線遮蔽部材６０は、鉛又は鉛合金を主成分とする材料で形成されている。

Ｘ線遮蔽部材６０は、接続部材９と対向した領域及び上記領域より第２分割部２０ｃ側の領域には設けられていないが、接続部材９と対向した領域より右側の領域（陽極ターゲット３５、陰極３６等と対向する領域）には隙間無しに設けられている。Ｘ線遮蔽部材６０は、Ｘ線放射口２０ｏ１の側縁や、貫通孔２０ｏ２の側縁にも隙間無しに設けられている。なお、Ｘ線遮蔽部材６０は、Ｘ線放射口２０ｏ１におけるハウジング２０外部への利用Ｘ線の放射を妨げることのないように設けられている。

また、陽極ターゲット３５自体もＸ線遮蔽部材として機能するため、Ｘ線遮蔽部材６０は、陽極ターゲット３５とともにＸ線の漏洩を防止することができる。Ｘ線遮蔽部材６０（第１分割部２０ａ）は、軸線ａに沿った方向に、後述するターゲット層３５ａの表面の延長線上を越えて第２分割部２０ｃ側に延出しているため、上記効果を得ることができる。

第２分割部２０ｃは、後述する陽極ターゲット回転機構１４に対して陽極ターゲット３５の反対側に位置している。第２分割部２０ｃは、第１分割部２０ａに結合される。そして、第２分割部２０ｃは、上記Ｘ線漏洩の防止に影響が無いように形成されている。すなわち、第１分割部２０ａと第２分割部２０ｃとの結合面は、陽極ターゲット３５によりＸ線が遮蔽される領域に位置している。

また、上記結合面は、一平面上に位置し、軸線ａに垂直な方向を除いて軸線ａに対して傾斜している。このため、上記結合面の一端面において、一方で軸線ａとなす角は鋭角であり、他方で軸線ａとなす角は鈍角である。

この実施形態において、軸線ａが水平線に平行であり、Ｘ線放射窓２０ｗが陽極ターゲット３５に対して上側に位置し、陰極３６が陽極ターゲット３５に対して右側に位置する姿勢において、上記結合面は右肩上がりに傾斜している。このため、上記姿勢において、上記結合面の上側の一端面は、時計回りに軸線ａと鋭角をなし、反時計回りに軸線ａと鈍角をなしている。

第１分割部２０ａから第２分割部２０ｃを取り外すことにより、Ｘ線管３０及びステータコイル９０を軸線ａに沿った方向と軸線ａに直交する方向（上方）とに露出させることができる。このため、回転陽極型Ｘ線管装置１０の製造効率の向上を図ることができる。例えば、第１分割部２０ａにＸ線管３０を固定した後に第１分割部２０ａにステータコイル９０を固定することができる。

さらに、貫通孔２０ｏ２は、第２分割部２０ｃにではなく第１分割部２０ａに形成されているため、熟練を要すること無しに第１分割部２０ａ及び第２分割部２０ｃを結合することができる。

またさらに、第１分割部２０ａに取り付けられたＸ線管３０やステータコイル９０と第２分割部２０ｃとが作業中に干渉することを抑制することができるため、Ｘ線管３０及びステータコイル９０と、第２分割部２０ｃとが互いに受ける損傷を抑制することができる。

さらにまた、第１分割部２０ａにＸ線管３０及びステータコイル９０を取り付けた後、Ｘ線管３０とステータコイル９０との間の隙間を確認することが可能となる。必要に応じてＸ線管３０及びステータコイル９０の相対的な位置を修正することができるため、Ｘ線管３０の陽極ターゲット回転機構１４の回転特性やＸ線管３０の冷却性能に不具合を発生し難くすることができる。

第１分割部２０ａは、開口端の外縁側に枠部２０ｂを有している。第２分割部２０ｃは、開口端の外縁側に枠部２０ｄを有している。枠部２０ｂは、枠部２０ｄに対向した側に形成された枠状の溝部が形成されている。

第１分割部２０ａ及び第２分割部２０ｃは、枠部２０ｂ、２０ｄが対向するよう接触され、締め具としてのねじ２０ｆにより締め付けられている。枠部２０ｂ及び枠部２０ｄ間の隙間は、上記溝部に設けられた枠状のＯリングにより液密にシールされている。上記Ｏリングは、ハウジング２０外部への冷却液７の漏れを防止する機能を有している。

ハウジング２０の内面やＸ線遮蔽部材６０の表面は、冷却液７に接している。
ここで、回転陽極型Ｘ線管装置１０は、取付け部２０ｅを有している。取付け部２０ｅは、第１分割部２０ａの外面から突出して形成されている。例えば、取付け部２０ｅは、Ｘ線ＣＴスキャナの回転架台に直接又は間接的に固定される。

Ｘ線放射窓２０ｗは、ハウジング２０の外側に位置している。Ｘ線放射窓２０ｗは、機械的強度の高い材料を利用して形成することができる。この実施形態において、Ｘ線放射窓２０ｗは、アルミニウムを利用して形成されているが、ベリリウム等の他の金属材料や樹脂などを利用して形成することも可能である。このため、Ｘ線放射窓２０ｗは、Ｘ線をハウジング２０の外部に取り出すことができる。Ｘ線放射窓２０ｗは凹型形状を有し、Ｘ線管３０とＸ線放射窓２０ｗとの間隔の低減を図っている。

Ｘ線放射窓２０ｗは、第１分割部２０ａに取付けられる取付け領域と、Ｘ線透過領域と、を有している。Ｘ線放射窓２０ｗに対向した第１分割部２０ａの外壁には、取付け面が形成されている。取付け面は平坦である。Ｘ線放射口２０ｏ１を囲むように第１分割部２０ａの取付け面には枠状の溝部が形成されている。溝部にはＯリングが配置されている。

締め具としてのねじ２１は、Ｘ線放射窓２０ｗの取付け領域に形成された貫通孔を通って、第１分割部２０ａの取付け面に形成されたネジ穴に締め付けられている。第１分割部２０ａに形成されたネジ穴も、ねじ２１とともに押圧機構を形成している。これにより、第１分割部２０ａ（ハウジング２０）に対するＸ線放射窓２０ｗの位置を固定することができる。

Ｏリングは第１分割部２０ａとＸ線放射窓２０ｗとの間に介在している。Ｏリングは、ハウジング２０外部への冷却液７の漏れを防止する機能を有している。このため、Ｘ線放射窓２０ｗは、ＯリングとともにＸ線放射口２０ｏ１を液密に閉塞することができる。

Ｘ線管３０は、真空外囲器３１、陽極ターゲット３５、陽極ターゲット回転機構１４、陰極３６、を備えている。真空外囲器３１は、陽極ターゲット３５と陽極ターゲット回転機構１４と陰極３６とを収容している。

真空外囲器３１は、真空容器３２を有している。真空容器３２は、例えば、ガラスや、銅、ステンレス、アルミニウム等の金属で形成されている。Ｘ線放射窓３３は、真空容器３２に気密に設けられている。ここでは、Ｘ線放射窓３３は、ベリリウムで形成されている。真空外囲器３１の一部は、高電圧絶縁部材で形成されている。

この実施形態において、真空外囲器３１（Ｘ線管３０）は、軸線ａに沿った方向に延在し、貫通孔２０ｏ２を通過し、ハウジング２０の外側に露出した高電圧接続部３４を有している。高電圧接続部３４は、高電圧絶縁部材や高電圧供給端子で形成されている。高電圧絶縁部材は、セラミクスで形成されている。高電圧供給端子は金属端子である。高電圧供給端子は、高電圧絶縁部材を貫通して設けられ、一端が高電圧接続部３４（高電圧絶縁部材）の表面からハウジング２０外側に露出し、他端が陰極３６に電気的に接続されている。

陽極ターゲット３５は、真空外囲器３１内に設けられている。陽極ターゲット３５は、円盤状に形成されている。陽極ターゲット３５は、この陽極ターゲットの外面の一部に設けられたターゲット層３５ａを有している。ターゲット層３５ａは、陰極３６から照射される電子が衝突されることによりＸ線を放出する。陽極ターゲット３５は、モリブデンやモリブデン合金などの金属で形成されている。ターゲット層３５ａは、タングステン合金等の金属で形成されている。陽極ターゲット３５は、回転可能である。

陰極３６は、真空外囲器３１内に設けられている。陰極３６は、軸線ａに沿う方向にターゲット層３５ａに対向配置されている。陰極３６は、陽極ターゲット３５に照射する電子を放出する。陰極３６には相対的に負の電圧が印加される。高電圧接続部３４の高電圧供給端子を介し、陰極３６には相対的に負の電圧が印加され、陰極３６の図示しないフィラメント（電子放出源）にはフィラメント電流が供給される。

陽極ターゲット回転機構１４は、陽極ターゲット３５を回転自在に支持する。陽極ターゲット回転機構１４は、ロータ、軸受け、固定体及び回転体を備えている。固定体は、円柱状に形成され、真空外囲器３１に固定されている。固定体は回転体を回転可能に支持する。回転体は筒状に形成され、固定体と同軸的に設けられている。回転体の外面にロータが取り付けられている。なお、ロータが、ステータコイル９０が発生する推進力を受ける。回転体には、陽極ターゲット３５が取付けられている。軸受けは、固定体と回転体との間に形成されている。回転体は、陽極ターゲット３５とともに回転可能に設けられている。

なお、陽極ターゲット３５は接地されている。例えば、陽極ターゲット３５は、陽極ターゲット回転機構１４や図示しない導線等を介して、ハウジング２０に電気的に絶縁して設けられた図示しない接地端子に接続されている。

回転陽極型Ｘ線管装置１０は、シールリング２６をさらに備えている。シールリング２６は、貫通孔２０ｏ２と高電圧接続部３４との間の隙間から伝わる冷却液７を液密に封止し、ハウジング２０外部への漏洩を防止するためのものである。

シールリング２６は枠状に形成されている。シールリング２６の形状は、貫通孔２０ｏ２や高電圧接続部３４の形状に対応付けられている。ここでは、シールリング２６は円環状に形成されている。

高電圧接続部３４と対向したシールリング２６の内周縁には円環状の溝部が形成されている。シールリング２６及び高電圧接続部３４間の隙間は、上記溝部に設けられた円環状のＯリングによりシールされている。上記Ｏリングは、シールリング２６及び高電圧接続部３４間の隙間から外部への冷却液７の漏れを防止する機能を有している。

貫通孔２０ｏ２を囲みシールリング２６と対向する第１分割部２０ａの外面には、枠状の溝部が形成されている。溝部にはＯリングが配置されている。

締め具としてのねじ２７は、シールリング２６に形成された貫通孔を通って、第１分割部２０ａに形成されたネジ穴に締め付けられている。第１分割部２０ａに形成されたネジ穴も、ねじ２７とともに押圧機構を形成している。これにより、第１分割部２０ａ（ハウジング２０）に対するシールリング２６の位置を固定することができる。

Ｏリングは第１分割部２０ａとシールリング２６との間に介在している。Ｏリングは、第１分割部２０ａとシールリング２６との間の隙間から外部への冷却液７の漏れを防止する機能を有している。
上記のことから、シールリング２６は、Ｏリングや高電圧接続部３４とともに貫通孔２０ｏ２を液密に閉塞することができる。

冷却液７は、Ｘ線管３０とハウジング２０との間の空間に充填されている。冷却液７は、Ｘ線管３０が発生する熱の少なくとも一部を吸収する。なお、冷却液７は、ステータコイル９０等、Ｘ線管３０以外が発生する熱も吸収する。冷却液７としては、絶縁油又は水系冷却液を用いることができる。この実施形態において、冷却液７として水系冷却液を用いている。

このように構成された回転陽極型Ｘ線管装置１０では、ステータコイル９０に所定の電流を印加することで陽極ターゲット回転機構１４のロータが回転し、陽極ターゲット３５が回転する。次に、陽極ターゲット３５及び陰極３６間に所定の高電圧を印加する。ここでは、陽極ターゲット３５を接地し、陰極３６に負の高電圧及びフィラメント電流を与える。

これにより、陰極３６から陽極ターゲット３５のターゲット層３５ａに電子ビームが放射され、陽極ターゲット３５からＸ線が放射され、Ｘ線は、Ｘ線放射窓３３及びＸ線放射窓２０ｗを透過して外部へ放射される。

上記のように構成された第１の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置１０によれば、回転陽極型Ｘ線管装置１０は、回転陽極型のＸ線管３０と、ステータコイル９０と、ハウジング２０と、Ｘ線放射窓２０ｗと、冷却液７と、を備えている。

ハウジング２０は、第１分割部２０ａと、第２分割部２０ｃと、を有している。第１分割部２０ａは、Ｘ線放射口２０ｏ１を有し、Ｘ線管３０が直接又は間接的に固定される。第２分割部２０ｃは、陽極ターゲット回転機構１４に対して陽極ターゲット３５の反対側に位置し、第１分割部２０ａに結合される。第１分割部２０ａと第２分割部２０ｃとの結合面は、一平面上に位置し、軸線ａに垂直な方向を除いて軸線ａに対して傾斜している。

Ｘ線管３０だけを第１分割部２０ａに設置した後、ステータコイル９０を第１分割部２０ａに設置することが可能である。Ｘ線管３０にステータコイル９０を挿入した状態のまま、Ｘ線管３０及びステータコイル９０を一体で第１分割部２０ａに設置する必要はないため、作業性を良くすることができる。例えば、簡便な作業となる。そして、ステータコイル９０を高精度で設置することが可能となる。

Ｘ線管３０とステータコイル９０との間の隙間を確認することが可能である。必要に応じてＸ線管３０及びステータコイル９０の相対的な位置を修正することが可能であるため、Ｘ線管３０の陽極ターゲット回転機構１４の回転特性やＸ線管３０の冷却性能に不具合が発生する事態を回避することができる。

そして、Ｘ線管３０とステータコイル９０との間の隙間を広く設定する必要は無いため、ステータコイル９０の発生磁場による回転駆動効率の低下を防止することができ、ステータコイル９０の消費電力の増大を防止することができる。

Ｘ線遮蔽部材６０（第１分割部２０ａ）は、軸線ａに沿った方向に、ターゲット層３５ａの表面の延長線上を越えて第２分割部２０ｃ側に延出している。すなわち、第１分割部２０ａと第２分割部２０ｃとの結合面は、Ｘ線漏洩の恐れの無い領域に位置している。このため、Ｘ線遮蔽部材６０は、陽極ターゲット３５とともにＸ線の漏洩を防止することができる。

また、Ｘ線遮蔽部材６０に重なり合うように、第２分割部２０ｃにＸ線遮蔽部材を設けて特殊な構造とする必要は無いため、ハウジング２０の加工コストの高騰を抑制することができる。

さらに、第１分割部２０ａは、軸線ａに沿った方向に延在した貫通孔２０ｏ２を有している。高電圧接続部３４は、軸線ａに沿った方向に延在し、貫通孔２０ｏ２を通過し、ハウジング２０の外側に露出している。貫通孔２０ｏ２は、第２分割部２０ｃにではなく第１分割部２０ａに形成されているため、熟練を要すること無しに第１分割部２０ａ及び第２分割部２０ｃを結合することができる。

またさらに、第１分割部２０ａに取り付けられたＸ線管３０やステータコイル９０と第２分割部２０ｃとが作業中に干渉することを抑制することができるため、Ｘ線管３０及びステータコイル９０と、第２分割部２０ｃとが互いに損傷を受け難くすることができる。

上記のことから、Ｘ線の漏洩を防止することができ、製品信頼性に優れ、製造歩留まりが高く、製造コストの高騰及び消費電力の増大を抑制することのできる回転陽極型Ｘ線管装置１０を得ることができる。

次に、第２の実施形態に係る回転陽極型のＸ線管装置について説明する。この実施形態において、上述した第１の実施形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図２に示すように、回転陽極型Ｘ線管装置１０は、導管１１と、クーラーユニット１００と、をさらに備えている。導管１１は、ハウジング２０に連通され、ハウジング２０とともに冷却液７の流路を形成する。クーラーユニット１００は、筐体１１０と筐体１１０に収容された循環ポンプ１２０、ラジエータ１３０及び送風部としてのファンユニット１４０を有している。循環ポンプ１２０は、導管１１に取付けられ、冷却液７を循環させる。ラジエータ１３０は、導管１１に取付けられ、冷却液７の熱を放出させる。ファンユニット１４０は、ラジエータ１３０の周囲に空気の流れを作る。ラジエータ１３０及びファンユニット１４０は、熱交換器を形成している。

導管１１は、第１導管１１ａ、第２導管１１ｂ及び第３導管１１ｃを有している。第１導管１１ａにおいて、一端部は第１分割部２０ａの開口に液密に取り付けられ、他端部は循環ポンプ１２０の取入れ口に液密に取り付けられている。第２導管１１ｂにおいて、一端部は循環ポンプ１２０の吐出し口に液密に取り付けられ、他端部はラジエータ１３０に液密に取り付けられている。第３導管１１ｃにおいて、一端部はラジエータ１３０に液密に取り付けられ、他端部は第１分割部２０ａの他の開口に液密に取り付けられている。

上記のように構成された第２の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置１０によれば、回転陽極型Ｘ線管装置１０は、回転陽極型のＸ線管３０と、ステータコイル９０と、ハウジング２０と、Ｘ線放射窓２０ｗと、冷却液７と、を備えている。このため、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

回転陽極型Ｘ線管装置１０は、循環ポンプ１２０を備えている。ハウジング２０内の冷却液７に強制対流を生じさせることができるため、ハウジング２０内での冷却液７の温度分布の均一化を図ることができる。

回転陽極型Ｘ線管装置１０は、ラジエータ１３０及びファンユニット１４０を備えている。このため、Ｘ線管３０等が発生する熱の外部への放散を一層促進することができる。

上記のことから、Ｘ線の漏洩を防止することができ、製品信頼性に優れ、製造歩留まりが高く、製造コストの高騰及び消費電力の増大を抑制することのできる回転陽極型Ｘ線管装置１０を得ることができる。

次に、上記第２の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置１０の変形例について説明する。なお、上記変形例においても、上記第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

図３に示すように、Ｘ線管３０は、Ｘ線管３０自体が発生する熱の少なくとも一部を放出させる冷却流路３０ａを有していてもよい。冷却流路３０ａは、冷却液７を取入れる取入れ口と、冷却液７を吐出す吐出し口とを有している。この場合、導管１１を、冷却流路３０ａの取入れ口に直接取り付けることができる。冷却流路３０ａ内の冷却液７に強制対流を生じさせることができるため、Ｘ線管３０を一層冷却することができる。

なお、この例では、第３導管１１ｃが第１分割部２０ａの他の開口に液密に取り付けられ、第３導管１１ｃの他端部が冷却流路３０ａの取入れ口に直接取り付けられている。これにより、ラジエータ１３０を通った冷却された冷却液７を冷却流路３０ａに導入することができる。

次に、上記第２の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置１０の他の変形例について説明する。なお、上記他の変形例においても、上記第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

図４に示すように、Ｘ線管３０は、Ｘ線管３０自体が発生する熱の少なくとも一部を放出させる冷却流路３０ｂを有していてもよい。冷却流路３０ｂは、冷却液（他の冷却液）７０を取入れる取入れ口と、冷却液７０を吐出す吐出し口とを有している。この場合、導管１１を、冷却流路３０ｂの取入れ口及び吐出し口の両方に直接取り付けることができる。冷却液７と冷却液７０とを併用することができ、冷却流路３０ｂ内の冷却液７０に強制対流を生じさせることができるため、Ｘ線管３０を一層冷却することができる。

この例では、冷却液７に絶縁油を利用し、冷却液７０に水系冷却液を利用している。冷却液７０は、冷却流路３０ｂ及び導管１１に充填され、Ｘ線管３０が発生する熱の少なくとも一部を吸収する。

導管１１は、ハウジング２０を通ってＸ線管３０の冷却流路３０ｂに連通されている。詳しくは、第１導管１１ａの一端部が冷却流路３０ｂの吐出し口に連通され、第３導管１１ｃの他端部が冷却流路３０ｂの取入れ口に連通されている。循環ポンプ１２０は冷却液７０を循環させる。ラジエータ１３０は冷却液７０の熱を放出させる。

次に、第３の実施形態に係る回転陽極型のＸ線管装置について説明する。この実施形態において、上述した第１の実施形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図５に示すように、第１分割部２０ａと第２分割部２０ｃとの結合面は、一平面上に位置し、軸線ａに対して第１および第２の実施形態とは反対側に傾斜している。この実施形態において、軸線ａが水平線に平行であり、Ｘ線放射窓２０ｗが陽極ターゲット３５に対して上側に位置し、陰極３６が陽極ターゲット３５に対して右側に位置する姿勢において、上記結合面は右肩下がりに傾斜している。

第２分割部２０ｃは、Ｘ線漏洩の防止に影響が無いように形成されている。すなわち、第１分割部２０ａと第２分割部２０ｃとの結合面は、陽極ターゲット３５によりＸ線が遮蔽される領域に位置している。

Ｘ線遮蔽部材６０（第１分割部２０ａ）は、軸線ａに沿った方向に、ターゲット層３５ａの表面の延長線上を越えて第２分割部２０ｃ側に延出している。このため、Ｘ線遮蔽部材６０は、陽極ターゲット３５とともにＸ線の漏洩を防止することができる。

第１分割部２０ａから第２分割部２０ｃを取り外すことにより、Ｘ線管３０及びステータコイル９０を軸線ａに沿った方向と軸線ａに直交する方向（下方）とに露出させることができる。このため、回転陽極型Ｘ線管装置１０の製造効率の向上を図ることができる。例えば、第１分割部２０ａにＸ線管３０を固定した後に第１分割部２０ａにステータコイル９０を固定することができる。なお、必要に応じて第１分割部２０ａの姿勢を変えることにより、Ｘ線管３０やステータコイル９０を第１分割部２０ａに固定し易くすることができ得る。

また、この実施形態においても、取付け部２０ｅは、第１分割部２０ａに形成されている。ここでは、２個の取付け部２０ｅが、軸線ａに沿った方向に間隔を置いて第１分割部２０ａに形成されている。

上記のように構成された第３の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置１０によれば、回転陽極型Ｘ線管装置１０は、回転陽極型のＸ線管３０と、ステータコイル９０と、ハウジング２０と、Ｘ線放射窓２０ｗと、冷却液７と、を備えている。

ハウジング２０は、第１分割部２０ａと、第２分割部２０ｃと、を有している。第１分割部２０ａは、Ｘ線放射口２０ｏ１を有し、Ｘ線管３０が直接又は間接的に固定される。第２分割部２０ｃは、陽極ターゲット回転機構１４に対して陽極ターゲット３５の反対側に位置し、第１分割部２０ａに結合される。第１分割部２０ａと第２分割部２０ｃとの結合面は、一平面上に位置し、軸線ａに垂直な方向を除いて軸線ａに対して傾斜している。

第１分割部２０ａと第２分割部２０ｃとの結合面は、右肩下がりに傾斜している。この場合も、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

上記のことから、Ｘ線の漏洩を防止することができ、製品信頼性に優れ、製造歩留まりが高く、製造コストの高騰及び消費電力の増大を抑制することのできる回転陽極型Ｘ線管装置１０を得ることができる。

次に、比較例１に係る回転陽極型Ｘ線管装置について説明する。
図６に示すように、回転陽極型Ｘ線管装置１０は、大まかに上述した第１の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置と同様に構成されている陽極接地型Ｘ線管装置である。但し、第１分割部２０ａ及び第２分割部２０ｃの結合面は、Ｘ線管３０の軸線ａに平行である。

このため、第１分割部２０ａにＸ線遮蔽部材６０を設け、第２分割部２０ｃにＸ線遮蔽部材７０を設け、Ｘ線遮蔽部材６０とＸ線遮蔽部材７０とが重なり合う特殊な構造としている。ハウジング２０の結合面からＸ線が漏洩する可能性が高いためである。但し、比較例１の場合、ハウジング２０の加工コストの高騰を招くことになる。第２分割部２０ｃは、Ｘ線放射口２０ｏ１及び貫通孔２０ｏ２を有している。Ｘ線放射窓２０ｗは、第２分割部２０ｃに取り付けられ、Ｘ線放射口２０ｏ１を閉塞している。

上記のように構成された比較例の回転陽極型Ｘ線管装置１０によれば、Ｘ線管３０だけを第１分割部２０ａに設置した後、ステータコイル９０を第１分割部２０ａに設置することが不可能である。Ｘ線管３０にステータコイル９０を挿入した状態のまま、Ｘ線管３０及びステータコイル９０を一体で第１分割部２０ａに設置する必要がある。

Ｘ線管３０とステータコイル９０との間の隙間を確認することが不可能である。Ｘ線管３０及びステータコイル９０の相対的な位置を修正することが困難であるため、Ｘ線管３０の陽極ターゲット回転機構１４の回転特性やＸ線管３０の冷却性能に不具合が発生し得る。

そして、Ｘ線管３０とステータコイル９０との間の隙間を広く設定する必要はあり得る。このため、ステータコイル９０の発生磁場による回転駆動効率の低下を招き、ステータコイル９０の消費電力の増大を招き得る。

さらに、貫通孔２０ｏ２は、第２分割部２０ｃに形成されているため、第１分割部２０ａ及び第２分割部２０ｃの結合に熟練を要することになる。

またさらに、第１分割部２０ａに取り付けられたＸ線管３０やステータコイル９０と第２分割部２０ｃとが作業中に干渉し、互いに損傷を受ける可能性がある。ハウジングに組み立てた後は、Ｘ線管、ステータコイル、第２分割部等が損傷を受けたかどうかを確認することはできない。このため、その後の製造工程、もしくはユーザの使用時に不具合が発生する恐れがある。

次に、比較例２に係る回転陽極型Ｘ線管装置について説明する。
図７に示すように、回転陽極型Ｘ線管装置１０の形状は、Ｘ線管３０の軸線について略回転対称である。ハウジング２０は、筒状であり、側面に高電圧リセプタクルが取り付けられる突出部と、Ｘ線放射口とを備えている。

ここで、比較例２の回転陽極型Ｘ線管装置１０の構成を説明する。
回転陽極型Ｘ線管装置１０は、大まかに、ハウジング２０と、Ｘ線管３０と、冷却液７（絶縁油）と、高電圧絶縁部材６と、ステータコイル９０と、リセプタクル３００、４００とを備えている中性点接地型のＸ線管装置である。

ハウジング２０は、筒状に形成されたハウジング本体２０ｎと、蓋部（側板）２０ｆ、２０ｇ、２０ｈとを有している。Ｘ線管３０の軸線ａに沿った方向において、蓋部２０ｆの周縁部はハウジング本体２０ｎの段差部に接触している。ゴム部材２ａは、Ｏリングで形成され、ハウジング本体２０ｎと蓋部２０ｆとの間に設けられている。ハウジング本体２０ｎの上記溝部にはＣ形止め輪２０ｉが嵌合されている。

Ｘ線管３０の軸線ａに沿った方向において、蓋部２０ｇの周縁部はハウジング本体２０ｎの段差部に接触している。蓋部２０ｇは、冷却液７が出入りする開口部２０ｋを有している。蓋部２０ｈには、雰囲気としての空気が出入りする通気孔２０ｍが形成されている。ハウジング本体２０ｎの溝部にはＣ形止め輪２０ｊが嵌合されている。ゴム部材２ｂのシール部はＯリングのように形成されている。

Ｘ線管３０の固定軸は真空容器３２や高電圧絶縁部材６に固定されている。高電圧絶縁部材６はハウジング２０に、直接又はステータコイル９０などを介して間接的に固定されている。高電圧絶縁部材６は、固定軸（Ｘ線管３０）と、ハウジング２０及びステータコイル９０との間を電気的に絶縁するものである。

回転陽極型Ｘ線管装置１０は、Ｘ線遮蔽部材５１０、５２０、５３０をさらに備えている。
Ｘ線遮蔽部材５１０は、ハウジング２０の一端側に設けられ、ターゲット層３５ａから放射されるＸ線を遮蔽するものである。Ｘ線遮蔽部材５１０は、第１遮蔽部５１１及び第２遮蔽部５１２を有している。

Ｘ線遮蔽部材５２０は円筒状に形成されている。Ｘ線遮蔽部材５２０の一端部は、第１遮蔽部５１１に近接している。Ｘ線遮蔽部材５３０は、筒状に形成され、ハウジング２０の筒部２０ｒ内に設けられている。Ｘ線遮蔽部材５３０の一端部は、Ｘ線遮蔽部材５２０に近接している。

Ｘ線管３０とハウジング２０との間に保持部材３、及びゴム部材２ｄ、２ｅが設けられている。ステータコイル９０は、ハウジング本体２０ｎに固定されている。陽極用のリセプタクル３００は、ハウジング２０の筒部２０ｑの内部に位置し、筒部２０ｑに取付けられている。リングナット３１０は、筒部２０ｑの段差部に締め付けられ、リセプタクル３００を押圧している。陰極用のリセプタクル４００は、ハウジング２０の筒部２０ｒの内部に位置し、筒部２０ｒに取付けられている。リングナット４１０は、筒部２０ｒの段差部に締め付けられ、リセプタクル４００を押圧している。

上記のように構成された比較例の回転陽極型Ｘ線管装置１０によれば、Ｘ線管の陽極端部を筒状ハウジング２０に取り付けられた高電圧絶縁部材６に比較的簡単に固定することができる。しかしながら、Ｘ線管の陰極側は、保持部材３およびゴム部材２ｄ、２ｅを介して筒状ハウジング２０に弾性的に支持固定されているのみである。

ところで、近年、ＣＴ撮影用途のＸ線管装置などでは、Ｘ線管３０の形状の複雑化、Ｘ線管３０の重量の増大化、およびＸ線管装置が取り付けられる回転架台の回転速度の増大化に伴って、上記比較例のＸ線管のハウジングへの固定構造では対応できない場合があり得る。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上述した実施形態では、第１分割部２０ａの内面にのみＸ線遮蔽部材６０を接着させたが、これに限定されるものではなく、第２分割部２０ｃの内面にＸ線遮蔽部材を接着させてもよい。この場合、散乱Ｘ線の漏洩量のさらなる低減に寄与することができ得る。

Ｘ線遮蔽部材（６０）は、ハウジング２０の内面に接着する必要はなく、ハウジング２０の内部にハウジング２０の内面から離して配置させてもよい。

Ｘ線遮蔽部材（６０）の表面は、全体が有機皮膜でコーティングされていた方が望ましい。例えば、冷却液７が水系冷却液の場合、Ｘ線遮蔽部材が水系冷却液に浸っている状態にあると、Ｘ線遮蔽部材を形成している鉛が使用中に徐々に腐食溶解して、冷却液７の導電率が上昇してしまう問題や、鉛を主成分の１つとする堆積物がＸ線管３０の外面の金属表面に形成されたりする問題が生じ得るためである。

この発明の実施形態は、上記の回転陽極型Ｘ線管装置１０に限らず、各種の回転陽極型Ｘ線管装置に適用することができる。例えば、回転陽極型Ｘ線管装置１０は、陽極接地型の回転陽極型Ｘ線管装置に限らず、陰極接地型の回転陽極型Ｘ線管装置や、中性点接地型の回転陽極型Ｘ線管装置であってもよい。

１０…回転陽極型Ｘ線管装置、７，７０…冷却液、１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）…導管、１４…陽極ターゲット回転機構、２０…ハウジング、２０ａ…第１分割部、２０ｃ…第２分割部、２０ｏ１…Ｘ線放射口、２０ｏ２…貫通孔、２０ｗ…Ｘ線放射窓、３０…Ｘ線管、３０ａ，３０ｂ…冷却流路、３１…真空外囲器、３２…真空容器、３４…高電圧接続部、３５…陽極ターゲット、３５ａ…ターゲット層、３６…陰極、６０…Ｘ線遮蔽部材、９０…ステータコイル、１００…クーラーユニット、１２０…循環ポンプ、１３０…ラジエータ、１４０…ファンユニット、ａ…軸線。

Claims (12)

1. Ｘ線を放出するターゲット層を含む陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットを回転自在に支持する陽極ターゲット回転機構と、前記陽極ターゲットの軸線に沿う方向に前記ターゲット層に対向配置され電子を放出する陰極と、前記陽極ターゲットと前記陽極ターゲット回転機構と前記陰極とを収容した真空外囲器と、を有したＸ線管と、
   前記陽極ターゲット回転機構を回転させるための推進力を発生するステータコイルと、
   前記軸線に直交する方向に開口したＸ線放射口を有し、前記Ｘ線管と前記ステータコイルとを収納して保持したハウジングと、
   前記Ｘ線放射口を閉塞し、前記Ｘ線を前記ハウジングの外部に取り出すＸ線放射窓と、
   前記Ｘ線管と前記ハウジングとの間の空間に充填され、前記Ｘ線管が発生する熱の少なくとも一部を吸収する冷却液と、を備え、
   前記ハウジングは、前記Ｘ線放射口を有し前記Ｘ線管が直接又は間接的に固定される第１分割部と、前記陽極ターゲット回転機構に対して前記陽極ターゲットの反対側に位置し前記第１分割部に結合される第２分割部と、を有し、
   前記第１分割部と前記第２分割部との結合面は、一平面上に位置し、前記軸線に垂直な方向を除いて前記軸線に対して傾斜している回転陽極型Ｘ線管装置。
2. 前記第１分割部の内面の少なくとも一部に沿って配置されたＸ線遮蔽部材をさらに備えている請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
3. 前記Ｘ線遮蔽部材は、前記第１分割部の内面の少なくとも一部に接着されている請求項２に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
4. 前記Ｘ線遮蔽部材は、鉛又は鉛合金を主成分とする材料で形成されている請求項２又は３に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
5. 前記第１分割部及びＸ線遮蔽部材は、前記軸線に沿った方向に、前記ターゲット層の表面の延長線上を越えて前記第２分割部側に延出している請求項２乃至４の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
6. 前記軸線が水平線に平行であり、前記Ｘ線放射窓が前記陽極ターゲットに対して上側に位置し、前記陰極が前記陽極ターゲットに対して右側に位置する姿勢において、前記結合面は右肩上がりに傾斜している請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
7. 前記ステータコイルは、前記第１分割部に直接又は間接的に固定されている請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
8. 前記ハウジングに連通され、前記ハウジングとともに前記冷却液の流路を形成する導管と、
   前記導管に取付けられ、前記冷却液を循環させる循環ポンプと前記冷却液の熱を放出させるラジエータとを有したクーラーユニットと、をさらに備えている請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
9. 導管と、他の冷却液と、クーラーユニットと、をさらに備え、
   前記Ｘ線管は、発生する熱の少なくとも一部を放出させる冷却流路を有し、
   前記導管は、前記ハウジングを通って前記Ｘ線管の冷却流路に連通され、
   前記他の冷却液は、前記冷却流路及び導管に充填され、前記Ｘ線管が発生する熱の少なくとも一部を吸収し、
   前記クーラーユニットは、前記導管に取付けられ、前記他の冷却液を循環させる循環ポンプと前記他の冷却液の熱を放出させるラジエータとを有している請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
10. 前記クーラーユニットは、前記ラジエータの周囲に空気の流れを作るファンユニットをさらに有している請求項８又は９に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
11. 前記陽極ターゲットは接地され、前記陰極には負の高電圧が印加される請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
12. 前記第１分割部は、前記軸線に沿った方向に延在した貫通孔を有し、
    前記Ｘ線管は、前記軸線に沿った方向に延在し、前記貫通孔を通過し、前記ハウジングの外側に露出した高電圧接続部を有している請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。

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