JPH11219677A - Cooling water circulating device for x-ray generating device - Google Patents
Cooling water circulating device for x-ray generating deviceInfo
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- JPH11219677A JPH11219677A JP3227098A JP3227098A JPH11219677A JP H11219677 A JPH11219677 A JP H11219677A JP 3227098 A JP3227098 A JP 3227098A JP 3227098 A JP3227098 A JP 3227098A JP H11219677 A JPH11219677 A JP H11219677A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、回転対陰極を備
えるＸ線発生装置における冷却水循環装置に関し、特
に、冷却水の内部に溶け出している金属イオンを除去で
きる冷却水循環装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling water circulating apparatus for an X-ray generator having a rotating anode and, more particularly, to a cooling water circulating apparatus capable of removing metal ions dissolved in cooling water.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図４は標準的な回転対陰極Ｘ線管の縦断
面図である。Ｘ線管の真空容器の壁１０に、回転対陰極
１２を保持するためのハウジング１４が固定され、この
ハウジング１４に軸受１６、１８を介して回転対陰極１
２の中空シャフト２０が回転可能に支持されている。ハ
ウジング１４の内側にはモータの固定子２２が固定さ
れ、中空シャフト２０の外側にはモータの回転子２４が
固定されている。固定子２２と回転子２４から構成され
るモータの働きにより回転対陰極１２が回転する。ハウ
ジング１４と中空シャフト２０の間には磁性流体シール
装置２６があって、真空を封止している。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a standard rotating cathode X-ray tube. A housing 14 for holding the rotating anode 12 is fixed to the wall 10 of the vacuum vessel of the X-ray tube, and the rotating anode 1 is fixed to the housing 14 via bearings 16 and 18.
Two hollow shafts 20 are rotatably supported. A motor stator 22 is fixed inside the housing 14, and a motor rotor 24 is fixed outside the hollow shaft 20. The rotating anti-cathode 12 rotates by the action of a motor composed of the stator 22 and the rotor 24. A magnetic fluid sealing device 26 is provided between the housing 14 and the hollow shaft 20 to seal a vacuum.
【０００３】電子銃２８は接地電位に対して負の高電圧
が印加されている。真空容器の壁１０と回転対陰極１２
は接地電位になっている。電子銃２８から出た熱電子
は、電子銃２８と回転対陰極１２との間に印加された高
電圧で加速されて電子ビーム３０となり、回転対陰極１
２に衝突する。これにより回転対陰極１２からＸ線が発
生する。このＸ線は真空容器の壁１０に設けられた窓
（図示せず）から取り出される。ところで、電子ビーム
３０のエネルギーがＸ線のエネルギーに変換される効率
は極めて低く、電子ビーム３０のエネルギーの大部分
（９９％以上）は熱になって、回転対陰極１２を加熱す
る。回転対陰極１２が熱で溶けるのを防ぐために、対陰
極を回転させており、かつ、これを冷却している。回転
対陰極１２の内部には冷却水通路３４を形成して、ここ
に冷却水を流している。回転する中空シャフト２０の内
部には、静止している内筒２１が配置されている。内筒
２１の外面と中空シャフト２０の内面とで形成される給
水通路を通って、冷却水が冷却水通路３４に供給され
る。また、内筒２１の内部を通って冷却水が排出され
る。The electron gun 28 is applied with a negative high voltage with respect to the ground potential. Vacuum vessel wall 10 and rotating anode 12
Is at ground potential. Thermions emitted from the electron gun 28 are accelerated by a high voltage applied between the electron gun 28 and the rotating cathode 12 to become an electron beam 30, and the rotating anode 1
Collide with 2. As a result, X-rays are generated from the rotating anode 12. This X-ray is taken out of a window (not shown) provided on the wall 10 of the vacuum vessel. By the way, the efficiency of converting the energy of the electron beam 30 to the energy of the X-ray is extremely low, and most (99% or more) of the energy of the electron beam 30 becomes heat, and heats the rotating anode 12. In order to prevent the rotating anode 12 from being melted by heat, the anode is rotated and cooled. A cooling water passage 34 is formed inside the rotating anode 12, and the cooling water flows therethrough. A stationary inner cylinder 21 is disposed inside the rotating hollow shaft 20. Cooling water is supplied to the cooling water passage 34 through a water supply passage formed by the outer surface of the inner cylinder 21 and the inner surface of the hollow shaft 20. The cooling water is discharged through the inside of the inner cylinder 21.
【０００４】また、回転対陰極１２に照射された電子の
一部は、反跳電子になって、接地電位の真空容器の壁１
０に衝突する。この反跳電子によって真空容器の壁１０
も加熱されることになるので、この真空容器の壁１０に
も冷却水通路４２を設けてある。[0004] Some of the electrons irradiated on the rotating anti-cathode 12 become recoil electrons, and the wall 1 of the vacuum vessel at the ground potential.
Collision with zero. The recoil electrons cause the vacuum vessel wall 10
Therefore, a cooling water passage 42 is provided in the wall 10 of the vacuum vessel.
【０００５】熱電子を加速するための電気回路は、一般
的には、電子銃２８を負の高電圧にして、真空容器の壁
１０と回転対陰極１２を接地電位にしている。一方、こ
れとは別の電気回路構成として、電子銃２８を接地電位
にして、回転対陰極１２を正の高電圧にしても、熱電子
を同様に加速できる。しかし、後者のようにすると、回
転対陰極１２の内部を流れる冷却水に正の高電圧（接地
電位から見て）が作用し、高電圧の絶縁が複雑になる問
題がある。それゆえに、回転対陰極１２を接地電位にす
るような電気回路が採用されている。An electric circuit for accelerating thermoelectrons generally sets the electron gun 28 to a high negative voltage and sets the vacuum vessel wall 10 and the rotating anode 12 to the ground potential. On the other hand, as another electric circuit configuration, even if the electron gun 28 is set to the ground potential and the rotating anode 12 is set to a positive high voltage, the thermoelectrons can be accelerated similarly. However, in the case of the latter, there is a problem that a high positive voltage (as viewed from the ground potential) acts on the cooling water flowing inside the rotating anti-cathode 12, and the high-voltage insulation becomes complicated. For this reason, an electric circuit that brings the rotating anode 12 to the ground potential is employed.
【０００６】図５は回転対陰極を備えるＸ線発生装置の
従来の冷却水循環装置の構成図である。冷却水タンク４
４に収容された冷却水４６は、ポンプ４８によって、回
転対陰極１２の冷却水通路３４と、真空容器の壁１０の
冷却水通路４２に供給される。二つの冷却水通路３４、
４２を通過した冷却水は、冷却水タンク４４に戻ってく
る。冷却水タンク４４に収容された冷却水４６は冷却装
置５０で冷却される。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional cooling water circulation device of an X-ray generator having a rotating anti-cathode. Cooling water tank 4
The cooling water 46 contained in the cooling water 4 is supplied by a pump 48 to the cooling water passage 34 of the rotating anode 12 and the cooling water passage 42 of the wall 10 of the vacuum vessel. Two cooling water passages 34,
The cooling water that has passed through 42 returns to the cooling water tank 44. The cooling water 46 stored in the cooling water tank 44 is cooled by the cooling device 50.
【０００７】ところで、本願の発明は冷却水循環装置に
イオン交換樹脂を設けることを特徴の一つにしているの
で、このような観点についても、従来技術を紹介する。
Ｘ線発生装置とは異なる分野では、冷却水の循環経路に
イオン交換樹脂を設けた例が知られている。そのような
従来例として、電気機器の冷却水循環装置に関するもの
（特開昭６０−１９０９１号公報）や、タービン発電機
の冷却水循環装置に関するもの（特開昭６１−１７７１
４１号公報）、電子計算機の冷却水循環装置に関するも
の（特開平６−１９５８４号公報）がある。このうち、
例えば、特開平６−１９５８４号公報は、冷却水に溶け
ている銅イオンを除去するためにイオン交換樹脂を用い
ており、これにより、冷却水通路に銅の酸化物が析出す
るのを防いでいる。By the way, the invention of the present application is characterized in that an ion exchange resin is provided in a cooling water circulating apparatus. Therefore, a conventional technique will be introduced from such a viewpoint.
In a field different from that of an X-ray generator, an example in which an ion exchange resin is provided in a circulation path of cooling water is known. As such conventional examples, those relating to a cooling water circulating device for electric equipment (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-19091) and those relating to a cooling water circulating device for a turbine generator (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-1771).
No. 41) and a device relating to a cooling water circulating device for an electronic computer (Japanese Patent Laid-Open No. 6-19584). this house,
For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-19584 uses an ion exchange resin to remove copper ions dissolved in cooling water, thereby preventing copper oxide from being precipitated in a cooling water passage. I have.
【０００８】このほかに、発明者らが知っているもので
は、電子銃を接地電位にして、固定の対陰極を正の高電
圧にしたＸ線管（このタイプのＸ線管は、蛍光Ｘ線分析
のＸ線源として使われている。）において、対陰極のた
めの冷却水循環装置にイオン交換樹脂を設けた例があ
る。この対陰極には、普通の電気回路構成とは違って、
正の高電圧が印加されるので、この対陰極の内部を流れ
る冷却水については電気絶縁性を高める必要がある。そ
のために、冷却水循環装置にイオン交換樹脂を設けてい
る。[0008] In addition, what the inventors have known is an X-ray tube in which the electron gun is set to ground potential and the fixed cathode is set to a positive high voltage (this type of X-ray tube is a fluorescent X-ray tube). Used as an X-ray source for X-ray analysis.), There is an example in which an ion-exchange resin is provided in a cooling water circulation device for the counter electrode. This counter cathode, unlike ordinary electric circuit configuration,
Since a positive high voltage is applied, it is necessary to increase the electrical insulation of the cooling water flowing inside the counter electrode. For this purpose, an ion exchange resin is provided in the cooling water circulation device.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】図５に示した従来の冷
却水循環装置は、回転対陰極の内部の冷却水通路に金属
または金属酸化物が堆積する問題がある。このような堆
積物が生じると、冷却水の流れを阻害して回転対陰極の
冷却効率を低下させる。また、堆積物の重量により、回
転対陰極の回転トルクが増大するとともに、堆積物が偏
在すれば回転対陰極の回転バランスが崩れ、このような
ことが、高速回転する回転対陰極の回転トラブルの原因
になる。The conventional cooling water circulating apparatus shown in FIG. 5 has a problem that metal or metal oxide is deposited in the cooling water passage inside the rotating anode. When such deposits are formed, the cooling water flow is hindered, and the cooling efficiency of the rotating anode is reduced. In addition, due to the weight of the sediment, the rotating torque of the rotating anti-cathode increases, and if the sediment is unevenly distributed, the rotational balance of the rotating anti-cathode is disturbed. Cause.
【００１０】ところで、発明者らは、真空容器の冷却水
通路には上述のような堆積がほとんど生じないで回転対
陰極の冷却水通路だけに金属または金属酸化物が堆積す
ることに気が付いた。そして、その主な原因は、真空容
器が接地電位であるのに対して回転対陰極が真空容器に
して対して負のバイアス電位になっていることにある、
ということを発見した。この点を以下に説明する。By the way, the present inventors have noticed that the metal or metal oxide is deposited only on the cooling water passage of the rotating anti-cathode while the above-mentioned deposition hardly occurs in the cooling water passage of the vacuum vessel. The main cause is that the rotating container has a negative bias potential with respect to the vacuum container, while the vacuum container is at the ground potential.
I discovered that. This will be described below.
【００１１】図４において、回転対陰極１２の中空シャ
フト２０はブラシ５２を介してハウジング１４に電気的
に接触している。電子ビーム３０から回転対陰極１２に
流れ込む電流は、ブラシ５２を通って、接地電位のハウ
ジング１４に流れていくことになる。なお、ブラシ５２
を設けないと、軸受１６、１８を介して電流が流れるこ
とになり、その場合、軸受１６、１８が電蝕により劣化
する問題がある。In FIG. 4, the hollow shaft 20 of the rotating anode 12 is in electrical contact with the housing 14 via a brush 52. The current flowing from the electron beam 30 to the rotating anode 12 passes through the brush 52 to the housing 14 at the ground potential. Note that the brush 52
Otherwise, current flows through the bearings 16 and 18, and in that case, there is a problem that the bearings 16 and 18 are deteriorated by electrolytic corrosion.
【００１２】図６はブラシ５２の横断面図である。この
ブラシ５２は３個の集電片５４から成る。集電片５４は
金属製の板バネ素材でできている。集電片５４の固定端
５６はハウジング１４の内面にネジ５７で固定されてい
る。集電片５４の先端にはカーボン製の接点５８があ
り、この接点５８は、板バネの弾性復元力による押し付
け力のもとで、中空シャフト２０の外周面に接触してい
る。FIG. 6 is a cross-sectional view of the brush 52. The brush 52 includes three current collecting pieces 54. The current collecting piece 54 is made of a metal leaf spring material. The fixed end 56 of the current collecting piece 54 is fixed to the inner surface of the housing 14 with a screw 57. A contact 58 made of carbon is provided at the tip of the current collecting piece 54, and the contact 58 is in contact with the outer peripheral surface of the hollow shaft 20 under the pressing force of the elastic restoring force of the leaf spring.
【００１３】回転対陰極１２が回転しているときは、ブ
ラシ５２はある程度の電気抵抗をもっている。この電気
抵抗によって、回転対陰極１２は接地電位に対して負の
電位にバイアスされることになる。例えば、Ｘ線管の定
格電力が１８ｋＷであって、Ｘ線管の管電圧が６０ｋＶ
で、管電流（回転対陰極１２に流れ込む電流にほぼ等し
い）が３００ｍＡの場合を考える。この場合、中空シャ
フト２０が回転しているときのブラシ４４の接触抵抗が
５０Ωであると仮定すると、回転対陰極１２は、３００
ｍＡ×５０Ω＝１５Ｖだけ、接地電位に対して負の電位
にバイアスされる。When the rotating cathode 12 is rotating, the brush 52 has a certain electrical resistance. Due to this electric resistance, the rotating anode 12 is biased to a negative potential with respect to the ground potential. For example, when the rated power of the X-ray tube is 18 kW and the tube voltage of the X-ray tube is 60 kW
Consider a case where the tube current (approximately equal to the current flowing into the rotating anode 12) is 300 mA. In this case, assuming that the contact resistance of the brush 44 when the hollow shaft 20 is rotating is 50Ω, the rotating anode 12 has a resistance of 300Ω.
mA × 50 Ω = 15 V, which is biased to a negative potential with respect to the ground potential.
【００１４】冷却水循環装置の冷却水は、回転対陰極の
冷却水通路や、真空容器の壁の冷却水通路、冷却水タン
ク、水冷配管などを通過することになるが、これらの部
分で使われている金属材料が、金属イオン（プラス・イ
オン）となって、徐々に冷却水中に溶け出してくる。冷
却水中のイオン濃度が次第に高まるにつれて、このプラ
スの金属イオンが、金属または金属酸化物として、負電
位にバイアスされた回転対陰極の冷却水通路にだけ選択
的に堆積してくる。堆積が進行すると、冷却水通路が狭
くなって冷却効率が低下する。また、回転対陰極の回転
トルクが増加したり、回転バランスが崩れたりして、回
転トラブルを生じる。The cooling water of the cooling water circulation device passes through the cooling water passage of the rotating anti-cathode, the cooling water passage on the wall of the vacuum vessel, the cooling water tank, the water cooling pipe, and the like. The metal material is turned into metal ions (plus ions) and gradually dissolves into the cooling water. As the ion concentration in the cooling water gradually increases, this positive metal ion selectively deposits as metal or metal oxide only in the cooling water passage of the rotating anti-cathode biased to a negative potential. As the deposition proceeds, the cooling water passage becomes narrower and the cooling efficiency decreases. In addition, the rotational torque of the rotating anti-cathode increases, and the rotational balance is lost, causing rotational trouble.
【００１５】真空容器の壁１０の材質（すなわち、冷却
水通路４２の内面の材質）を銅にした場合、ここで溶け
出した銅イオンが、回転対陰極の冷却水通路３４に、銅
の酸化物（ＣｕＯまたはＣｕ2Ｏ）として堆積すること
が判明している。When the material of the wall 10 of the vacuum vessel (that is, the material of the inner surface of the cooling water passage 42) is made of copper, the copper ions melted out here are oxidized to the cooling water passage 34 of the rotating anode by the copper oxidation. Has been found to deposit as an object (CuO or Cu 2 O).
【００１６】ブラシ５２の接触抵抗をいろいろ変化させ
て実験をしてみると、ブラシ５２の接触抵抗が大きいほ
ど、すなわち、回転対陰極１２の負のバイアス電位が大
きいほど、回転対陰極１２の冷却水通路３４に堆積する
銅酸化物の量が増加することが判明した。一方で、真空
容器の壁１０の冷却水通路４２には、銅の酸化物がほと
んど堆積しない。Experiments were conducted with various changes in the contact resistance of the brush 52. As the contact resistance of the brush 52 increased, that is, the negative bias potential of the rotating anode 12 increased, the cooling of the rotating cathode 12 decreased. It has been found that the amount of copper oxide deposited in the water passage 34 increases. On the other hand, copper oxide hardly accumulates in the cooling water passage 42 of the wall 10 of the vacuum vessel.
【００１７】冷却水に溶けている銅イオンは、銅製の真
空容器の冷却水通路や、それ以外の銅製の通路から出て
くることになる。ところで、すべての冷却水は冷却水タ
ンクに戻るので、この冷却水循環装置を循環する冷却水
は、いろいろなところで出てきた銅イオンが混じってい
ることになる。そして、銅イオンは正の電荷をもってい
るので、負電位にバイアスされた回転対陰極の冷却水通
路にだけ堆積しやすくなる。The copper ions dissolved in the cooling water come out of the cooling water passage of the copper vacuum vessel and other copper passages. By the way, since all the cooling water returns to the cooling water tank, the cooling water circulating through the cooling water circulating apparatus is mixed with copper ions that have come out at various places. Since the copper ions have a positive charge, they are easily deposited only in the cooling water passage of the rotating anti-cathode biased to the negative potential.
【００１８】このように、真空容器の壁と回転対陰極を
共通の冷却水で冷却するようにした冷却水循環装置で
は、接地電位の真空容器の冷却水通路には堆積物がほと
んど生じないで、負電位にバイアスされる回転対陰極の
冷却水通路だけに選択的に銅の酸化物が堆積しやすくな
り、上述のような問題点を生じることになる。As described above, in the cooling water circulating apparatus in which the wall of the vacuum vessel and the rotating anode are cooled by the common cooling water, almost no deposits are formed in the cooling water passage of the vacuum vessel at the ground potential. Copper oxide is likely to be selectively deposited only in the cooling water passage of the rotating anti-cathode biased to a negative potential, causing the above-described problem.
【００１９】真空容器の冷却性能を向上させるために
は、真空容器の材質として熱伝導の良好な銅を使ってお
り、この銅が冷却水通路に溶け出してくるものである。
なお、真空容器の材質を銅以外の金属にしたり、真空容
器の冷却水通路の表面だけを銅以外の金属にしたりすれ
ば、銅イオンが溶け出すことは避けられるが、その場合
は、銅以外の金属イオンが同様に溶け出すことになる。In order to improve the cooling performance of the vacuum vessel, copper having good heat conductivity is used as the material of the vacuum vessel, and this copper melts into the cooling water passage.
If the material of the vacuum vessel is made of a metal other than copper, or if only the surface of the cooling water passage of the vacuum vessel is made of a metal other than copper, it is possible to prevent copper ions from melting out. Metal ions are similarly eluted.
【００２０】この発明は上述の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、Ｘ線発生装置の回転
対陰極の冷却水通路に金属や金属酸化物が堆積しにくい
冷却水循環装置を提供することにある。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a cooling water circulating device in which metal and metal oxides are less likely to be deposited in a cooling water passage of a rotating anode of an X-ray generator. Is to provide.
【００２１】[0021]
【課題を解決するための手段】この発明は、回転対陰極
を備えるＸ線発生装置において、その冷却水循環装置に
イオン交換樹脂を組み込んだことに特徴がある。ところ
で、回転対陰極を備えるＸ線発生装置とは別の技術分野
では、冷却水循環装置にイオン交換樹脂を設けること公
知である。しかし、この発明は、次のような特殊な状況
を考慮して開発されたものである。すなわち、まず、負
電位にバイアスされた回転対陰極の冷却水通路を流れる
冷却水と、接地電位の真空容器の壁の冷却水通路を流れ
る冷却水とが、冷却水タンクにおいて互いに混じる、と
いう状況がある。この場合に、真空容器の壁の冷却水通
路から溶け出した金属イオンが、負電位にバイアスされ
た回転対陰極の冷却水通路だけに選択的に堆積する、と
いう問題が生じている。そこで、このように共通して流
通する冷却水から金属イオンを除去するためにイオン交
換樹脂を設けている。これにより、回転対陰極の冷却水
通路に金属または金属酸化物が堆積するのを防ぐことが
できる。The present invention is characterized in that an ion exchange resin is incorporated in a cooling water circulation device in an X-ray generator having a rotating anode. By the way, in a technical field different from an X-ray generator having a rotating anode, it is known to provide an ion exchange resin in a cooling water circulation device. However, the present invention has been developed in consideration of the following special situations. That is, first, the cooling water flowing through the cooling water passage of the rotating anti-cathode biased to the negative potential and the cooling water flowing through the cooling water passage on the wall of the vacuum vessel at the ground potential are mixed with each other in the cooling water tank. There is. In this case, there is a problem that the metal ions that have melted out of the cooling water passage in the wall of the vacuum vessel are selectively deposited only in the cooling water passage of the rotating anti-cathode biased to the negative potential. Therefore, an ion exchange resin is provided in order to remove metal ions from the cooling water commonly flowing in this way. This can prevent the metal or metal oxide from being deposited in the cooling water passage of the rotating anode.
【００２２】イオン交換樹脂は、ポンプから見て、回転
対陰極の冷却水通路と並列に設けるのが好ましい。これ
により、回転対陰極の冷却水通路に流れる冷却水の流量
とイオン交換樹脂に流れる冷却水の流量とを別個に制御
でき、それぞれに最適な流量を流すことができる。この
場合、イオン交換樹脂と直列に定流量弁を設けること
で、イオン交換樹脂に流れる流量を最適な値に設定でき
る。It is preferable that the ion exchange resin is provided in parallel with the cooling water passage of the rotating anode as viewed from the pump. Thereby, the flow rate of the cooling water flowing through the cooling water passage of the rotating anti-cathode and the flow rate of the cooling water flowing through the ion exchange resin can be controlled separately, and the optimum flow rates can be respectively flowed. In this case, by providing a constant flow valve in series with the ion exchange resin, the flow rate flowing through the ion exchange resin can be set to an optimum value.
【００２３】この冷却水循環装置は、回転対陰極と真空
容器の壁以外にも被冷却部分を設けることができる。例
えば、電子銃と回転対陰極の間に高電圧を印加するため
の高圧トランスにおいて、この高圧トランスに冷却水通
路を設けることができる。その場合、高圧トランスの冷
却水通路は、真空容器の壁の冷却水通路と直列に設ける
ことができる。This cooling water circulating device can be provided with a portion to be cooled other than the rotating anti-cathode and the wall of the vacuum vessel. For example, in a high-voltage transformer for applying a high voltage between an electron gun and a rotating anode, a cooling water passage can be provided in the high-voltage transformer. In that case, the cooling water passage of the high-pressure transformer can be provided in series with the cooling water passage on the wall of the vacuum vessel.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】図１は、この発明の冷却水循環装
置の第１の実施形態の構成図である。冷却水タンク４４
に収容された冷却水４６はポンプ４８の働きで循環す
る。ポンプ４８の吐出口に通じる吐出ライン６０は、第
１給水ライン６２と第２給水ライン６４と浄化ライン６
６とに分岐している。第１給水ライン６２は、回転対陰
極１２の冷却水通路３４（以下、第１の冷却水通路とい
う。）に通じており、この冷却水通路３４を流れた冷却
水は冷却水タンク４４に戻る。第２給水ライン６４は、
真空容器の壁１０の冷却水通路４２（以下、第２の冷却
水通路という。）に通じており、この冷却水通路４２を
流れた冷却水は、次に、高圧トランス７２の冷却水通路
７４（以下、第３の冷却水通路という。）に向かう。こ
の第３の冷却水通路７４を流れた冷却水は冷却水タンク
４４に戻る。浄化ライン６６には定流量弁６８とイオン
交換樹脂７０が直列に接続されている。イオン交換樹脂
７０を流れた冷却水は冷却水タンク４４に戻る。なお、
この冷却水循環装置において、回転対陰極１２の構造は
図４に示すものと同じである。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of a cooling water circulation device according to the present invention. Cooling water tank 44
Is circulated by the operation of the pump 48. The discharge line 60 communicating with the discharge port of the pump 48 includes a first water supply line 62, a second water supply line 64, and a purification line 6.
6 and branches. The first water supply line 62 communicates with a cooling water passage 34 (hereinafter, referred to as a first cooling water passage) of the rotating anode 12, and the cooling water flowing through the cooling water passage 34 returns to the cooling water tank 44. . The second water supply line 64
The cooling water flowing through the cooling water passage 42 (hereinafter, referred to as a second cooling water passage) of the wall 10 of the vacuum vessel is then cooled by the cooling water passage 74 of the high-pressure transformer 72. (Hereinafter, referred to as a third cooling water passage). The cooling water flowing through the third cooling water passage 74 returns to the cooling water tank 44. A constant flow valve 68 and an ion exchange resin 70 are connected in series to the purification line 66. The cooling water flowing through the ion exchange resin 70 returns to the cooling water tank 44. In addition,
In this cooling water circulation device, the structure of the rotating anode 12 is the same as that shown in FIG.
【００２５】回転対陰極を備えるＸ線発生装置では、冷
却水で冷却すべきそのほかの対象として、真空容器の内
部を排気する真空ポンプ（ターボ分子ポンプや油拡散ポ
ンプ）も考えられる。この真空ポンプに冷却水通路を設
けた場合には、この冷却水通路は、上述の第２給水ライ
ン６４から冷却水タンクに至る経路に直列に接続しても
よいし、あるいは、真空ポンプ冷却用の第３の給水ライ
ンを吐出ライン６０から分岐してもよい。In an X-ray generator equipped with a rotating anode, a vacuum pump (a turbo-molecular pump or an oil diffusion pump) for exhausting the inside of a vacuum vessel can be considered as another object to be cooled with cooling water. When a cooling water passage is provided in the vacuum pump, the cooling water passage may be connected in series to the above-described path from the second water supply line 64 to the cooling water tank, or may be used for cooling the vacuum pump. The third water supply line may be branched from the discharge line 60.
【００２６】冷却水タンク４４には冷却装置５０が付属
している。この冷却装置５０は、温まった冷却水を冷却
するものである。冷却装置５０としては、冷媒を使った
冷凍サイクルを備えたものであってもよいし、外部の低
温媒体と冷却水４６との間で熱交換をさせるものであっ
てもよい。The cooling water tank 44 is provided with a cooling device 50. This cooling device 50 cools the warmed cooling water. The cooling device 50 may include a refrigeration cycle using a refrigerant, or may perform heat exchange between an external low-temperature medium and the cooling water 46.
【００２７】次に、この冷却水循環装置の動作を説明す
る。ポンプ４８は冷却水タンク４４から冷却水４６を吸
い込んで吐出ライン６０に吐出する。第１給水ライン６
２を通る冷却水は、第１の冷却水通路３４を通って回転
対陰極１２を冷却し、冷却水タンク４４に戻る。第２給
水ライン６４を通る冷却水は、第２の冷却水通路４２と
第３の冷却水通路７４を順に通過して、真空容器の壁１
０と高圧トランス７２とを冷却し、冷却水タンク４４に
戻る。浄化ライン６６を通る冷却水は、定流量弁６８で
一定流量に制御されてからイオン交換樹脂７０を通過す
る。イオン交換樹脂７０は、冷却水に含まれる金属イオ
ンを除去する。イオン交換樹脂７０を通過した冷却水
は、冷却水タンク４４に戻る。真空容器の壁１０の材質
を銅にした場合には、冷却水に含まれる金属イオンは主
として銅イオンになり、以下、銅イオンが溶け出してい
る場合を例にして説明する。Next, the operation of the cooling water circulation device will be described. The pump 48 sucks the cooling water 46 from the cooling water tank 44 and discharges the cooling water 46 to the discharge line 60. First water supply line 6
The cooling water passing through 2 cools the rotating anode 12 through the first cooling water passage 34 and returns to the cooling water tank 44. The cooling water passing through the second water supply line 64 passes through the second cooling water passage 42 and the third cooling water passage 74 in order, and
0 and the high-pressure transformer 72 are cooled and returned to the cooling water tank 44. The cooling water passing through the purification line 66 passes through the ion exchange resin 70 after being controlled at a constant flow rate by the constant flow valve 68. The ion exchange resin 70 removes metal ions contained in the cooling water. The cooling water that has passed through the ion exchange resin 70 returns to the cooling water tank 44. When the material of the wall 10 of the vacuum vessel is made of copper, metal ions contained in the cooling water are mainly copper ions, and the case where the copper ions are dissolved will be described below as an example.
【００２８】冷却水が真空容器の壁１０の冷却水通路４
２を通るときに、冷却水通路４２の壁面から銅イオンが
微量に溶け出してくる。そのほかの銅製の通路からも同
様に銅イオンが溶け出してくる。この銅イオンは、もし
イオン交換樹脂７０が無かったとすれば、負電位にバイ
アスされている回転対陰極１２の冷却水通路３４だけに
選択的に銅酸化物の形（ＣｕＯまたはＣｕ2Ｏ）で堆積
する。しかしながら、この実施形態では、循環する冷却
水の一部がイオン交換樹脂７０を通過して浄化されるこ
とで、冷却水に含まれている銅イオンの濃度が低下し、
回転対陰極１２の冷却水通路３４に銅酸化物がほとんど
堆積しない。The cooling water passes through the cooling water passage 4 in the wall 10 of the vacuum vessel.
When passing through the cooling water passage 2, a small amount of copper ions are dissolved out from the wall surface of the cooling water passage 42. Copper ions similarly dissolve out of other copper passages. This copper ion would be selectively in the form of copper oxide (CuO or Cu 2 O) only in the cooling water passage 34 of the rotating anti-cathode 12 which would be biased to a negative potential if the ion exchange resin 70 was absent. accumulate. However, in this embodiment, a part of the circulating cooling water passes through the ion exchange resin 70 and is purified, so that the concentration of copper ions contained in the cooling water decreases,
Copper oxide hardly accumulates in the cooling water passage 34 of the rotating anode 12.
【００２９】イオン交換樹脂７０は、その容量によって
適正な流量が決まる。この実施形態で使用しているイオ
ン交換樹脂７０の容積は１リットルであり、このイオン
交換樹脂７０に対して、定流量弁６８を用いて毎分１．
５リットルの流量で冷却水を流している。このときのイ
オン交換樹脂７０の寿命は約１年である。流量が少なす
ぎるとイオン交換の効率が低下し、流量が多すぎるとイ
オン交換樹脂７０の性能劣化が早くなる。An appropriate flow rate of the ion exchange resin 70 is determined by its capacity. The volume of the ion exchange resin 70 used in this embodiment is 1 liter.
Cooling water is flowing at a flow rate of 5 liters. At this time, the life of the ion exchange resin 70 is about one year. If the flow rate is too small, the efficiency of ion exchange decreases, and if the flow rate is too large, the performance of the ion exchange resin 70 deteriorates quickly.
【００３０】この実施形態では、ポンプ４８の吐出流量
は毎分約２０リットルであり、このうち、第１給水ライ
ン６２を通る流量は毎分約１２リットル、第２給水ライ
ンを通る流量は毎分約７リットル、浄化ライン６６を通
る流量は毎分１．５リットルである。実験によれば、こ
のような流量配分でイオン交換樹脂７０を用いた場合
に、回転対陰極１２の冷却水通路３４に付着する堆積物
は非常に少なくなった。In this embodiment, the discharge flow rate of the pump 48 is about 20 liters per minute, of which the flow rate through the first water supply line 62 is about 12 liters per minute, and the flow rate through the second water supply line is per minute. About 7 liters, the flow rate through the purification line 66 is 1.5 liters per minute. According to the experiment, when the ion exchange resin 70 was used in such a flow distribution, the amount of deposits adhering to the cooling water passage 34 of the rotating anode 12 was extremely reduced.
【００３１】この冷却水循環装置では、ポンプ４８から
見た場合に、第１給水ライン６２と第２給水ライン６４
と浄化ライン６６とが互いに並列になっている。そし
て、第２給水ライン６４では第２の冷却水通路４２と第
３の冷却水通路７４を直列に接続している。浄化ライン
６６では定流量弁６８とイオン交換樹脂７０を直列に接
続している。回転対陰極１２は発生熱が最も大きいとこ
ろであるから、第１の冷却水通路３４は、ほかの被冷却
部分（真空容器の壁１０と高圧トランス７２）の冷却水
通路と直列に接続されることなく、ポンプ４８と冷却水
タンク４４の間に単独で接続されている。In this cooling water circulation device, when viewed from the pump 48, the first water supply line 62 and the second water supply line 64
And the purification line 66 are in parallel with each other. In the second water supply line 64, the second cooling water passage 42 and the third cooling water passage 74 are connected in series. In the purification line 66, a constant flow valve 68 and an ion exchange resin 70 are connected in series. The first cooling water passage 34 is connected in series with the cooling water passages of the other parts to be cooled (the vacuum vessel wall 10 and the high-pressure transformer 72) because the rotating counter-cathode 12 is where the heat generated is greatest. Instead, it is independently connected between the pump 48 and the cooling water tank 44.
【００３２】図２は、この発明の第２の実施形態の構成
図である。この実施形態では、ポンプ４８のほかにもう
一つポンプ７６を設けており、このポンプ７６を用いて
イオン交換樹脂７０に冷却水を流している。すなわち浄
化ライン６６ａは、ポンプ４８の吐出ライン６０から独
立している。この場合は、ポンプ７６を制御することで
イオン交換樹脂７０に流れる流量を制御できるので、浄
化ラインにおける定流量弁を省略できる。FIG. 2 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention. In this embodiment, another pump 76 is provided in addition to the pump 48, and the pump 76 is used to supply cooling water to the ion exchange resin 70. That is, the purification line 66a is independent of the discharge line 60 of the pump 48. In this case, since the flow rate flowing to the ion exchange resin 70 can be controlled by controlling the pump 76, the constant flow valve in the purification line can be omitted.
【００３３】図３は、この発明の第３の実施形態の構成
図である。この実施形態では、第２給水ライン６４ｂと
直列にイオン交換樹脂７０を設けている。この場合、第
２給水ライン６４ｂを通過する流量が、イオン交換樹脂
７０を流れる流量に等しくなるので、イオン交換樹脂７
０に流れる流量を独自に設定することはできない。ただ
し、使用するイオン交換樹脂７０に適する流量と、第２
給水ライン６４ｂに必要な流量（真空容器の壁１０と高
圧トランス７２とを冷却するのに十分な流量）とがそれ
ほど相違しなければ、このような直列配置としてもよ
い。なお、第１給水ライン６２ｂと直列にイオン交換樹
脂７０を設けるようなことも原理的には可能である。し
かし、第１給水ライン６２ｂは、回転対陰極１２を冷却
するために大きな流量が必要なので、通常は、このよう
な大流量をイオン交換樹脂に流すと性能劣化が早くなる
などの問題がある。もし、大流量を流しても支障が無い
ようなイオン交換樹脂（例えば、流速を下げるためにイ
オン交換樹脂の断面積を大きくしたもの）を入手できれ
ば、第１給水ライン６２ｂと直列にイオン交換樹脂を接
続することも可能である。FIG. 3 is a configuration diagram of a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the ion exchange resin 70 is provided in series with the second water supply line 64b. In this case, the flow rate passing through the second water supply line 64b is equal to the flow rate flowing through the ion-exchange resin 70.
The flow rate flowing to 0 cannot be set independently. However, the flow rate suitable for the ion exchange resin 70 used and the second
If the flow rate required for the water supply line 64b (flow rate sufficient to cool the wall 10 of the vacuum vessel and the high-pressure transformer 72) is not so different, such a series arrangement may be adopted. In addition, it is possible in principle to provide the ion exchange resin 70 in series with the first water supply line 62b. However, since the first water supply line 62b needs a large flow rate to cool the rotating anode 12, there is usually a problem that when such a large flow rate is passed through the ion exchange resin, the performance deterioration is accelerated. If an ion-exchange resin (for example, one having a larger cross-sectional area of the ion-exchange resin to reduce the flow rate) that does not hinder the flow of a large flow rate can be obtained, the ion-exchange resin is connected in series with the first water supply line 62b. Can also be connected.
【００３４】[0034]
【発明の効果】この発明は、回転対陰極を備えるＸ線発
生装置の冷却水循環装置にイオン交換樹脂を設けること
により、接地電位の真空容器の壁に形成された冷却水通
路から溶け出してくる金属イオンが、負電位にバイアス
された回転対陰極の冷却水通路に金属酸化物などの形で
付着・堆積するのを防ぐことができる。これにより、回
転対陰極の冷却水通路が狭くなって冷却効率が低下する
のを防ぐことができる。また、冷却水通路の付着物の影
響で回転対陰極の回転トルクが増大するなどの回転トラ
ブルも回避できる。According to the present invention, the cooling water circulating device of the X-ray generator having the rotating anode is provided with the ion exchange resin, so that the cooling water circulates from the cooling water passage formed in the wall of the vacuum vessel at the ground potential. Metal ions can be prevented from adhering and depositing in the form of metal oxide or the like in the cooling water passage of the rotating anti-cathode biased to a negative potential. Thereby, it is possible to prevent the cooling water passage of the rotating anti-cathode from being narrowed and the cooling efficiency from being lowered. In addition, it is possible to avoid a rotation trouble such as an increase in the rotation torque of the rotating anti-cathode due to the attachment of the cooling water passage.
【図１】この発明の冷却水循環装置の第１の実施形態の
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of a cooling water circulation device of the present invention.
【図２】この発明の第２の実施形態の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention.
【図３】この発明の第３の実施形態の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a third embodiment of the present invention.
【図４】標準的な回転対陰極Ｘ線管の縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a standard rotating anti-cathode X-ray tube.
【図５】回転対陰極を備えるＸ線発生装置の従来の冷却
水循環装置の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional cooling water circulation device of an X-ray generator having a rotating anode.
【図６】ブラシの横断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the brush.
１０ 真空容器の壁 １２ 回転対陰極 ２８ 電子銃 ３４ 回転対陰極の冷却水通路（第１の冷却水通路） ４２ 真空容器の壁の冷却水通路（第２の冷却水通路） ４４ 冷却水タンク ４６ 冷却水 ４８ ポンプ ５０ 冷却装置 ５２ ブラシ ６０ 吐出ライン ６２ 第１給水ライン ６４ 第２給水ライン ６６ 浄化ライン ６８ 定流量弁 ７０ イオン交換樹脂 Reference Signs List 10 vacuum vessel wall 12 rotating anti-cathode 28 electron gun 34 cooling anti-cathode cooling water passage (first cooling water passage) 42 cooling water passage on vacuum container wall (second cooling water passage) 44 cooling water tank 46 Cooling water 48 Pump 50 Cooling device 52 Brush 60 Discharge line 62 First water supply line 64 Second water supply line 66 Purification line 68 Constant flow valve 70 Ion exchange resin
フロントページの続き (72)発明者 茶木 友弘 東京都昭島市松原町３丁目９番12号 理学 電機株式会社内 (72)発明者 高橋 孝明 東京都昭島市松原町３丁目９番12号 理学 電機株式会社内 (72)発明者 渡辺 好章 東京都昭島市松原町３丁目９番12号 理学 電機株式会社内 (72)発明者 佐藤 勝巳 東京都昭島市松原町３丁目９番12号 理学 電機株式会社内Continuing from the front page (72) Inventor Tomohiro Chaki 3-9-12 Matsubara-cho, Akishima-shi, Tokyo Inside Rigaku Electric Co., Ltd. (72) Inventor Takaaki Takahashi 3-9-1-12 Matsubara-cho, Akishima-shi, Tokyo Inside Rigaku Electric Corporation (72) Inventor Yoshiaki Watanabe 3-9-12 Matsubara-cho, Akishima-shi, Tokyo Inside Rigaku Electric Co., Ltd. (72) Inventor Katsumi Sato 3-9-1-12 Matsubara-cho, Akishima-shi, Tokyo Inside Rigaku Electric Corporation
Claims (4)
発生装置において、（カ）〜（サ）の特徴を備える冷却
水循環装置。 （ア）真空容器の内部に回転対陰極が設けられている。 （イ）真空容器は電気的に接地されている。 （ウ）回転対陰極はブラシを介して電気的に接地されて
いる。 （エ）電子銃は接地電位に対して負の高電圧に設定され
る。 （オ）回転している回転対陰極に電子銃から電子ビーム
を照射することでＸ線を発生させている状態では、上述
のブラシの電気抵抗に起因して、回転対陰極は接地電位
に対して負の電位にバイアスされる。 （カ）回転対陰極の内部に第１の冷却水通路が形成され
ている。 （キ）真空容器の壁に第２の冷却水通路が形成されてい
る。 （ク）冷却水タンクに収容されている冷却水はポンプに
よって第１の冷却水通路と第２の冷却水通路に供給され
る。 （ケ）第１の冷却水通路を通過した冷却水は最終的に冷
却水タンクに戻り、また、第２の冷却水通路を通過した
冷却水は最終的に冷却水タンクに戻って、これらの冷却
水は冷却水タンクの中で互いに混じる。 （コ）冷却水が通過する経路のどこかに、温まった冷却
水を冷却するための冷却装置が設けられている。 （サ）冷却水が通過する経路のどこかに、冷却水の内部
に溶け出した金属イオンを除去するためのイオン交換樹
脂が設けられている。1. An X-ray generator having the following features (a) to (e): a cooling water circulation device having the features (f) to (sa). (A) A rotating anti-cathode is provided inside the vacuum vessel. (A) The vacuum vessel is electrically grounded. (C) The rotating cathode is electrically grounded via a brush. (D) The electron gun is set to a negative high voltage with respect to the ground potential. (E) In a state where X-rays are generated by irradiating the rotating rotating cathode with an electron beam from an electron gun, the rotating cathode is at a ground potential with respect to the electric potential of the brush described above. Biased to a negative potential. (F) A first cooling water passage is formed inside the rotating anti-cathode. (G) A second cooling water passage is formed in the wall of the vacuum vessel. (H) The cooling water stored in the cooling water tank is supplied to the first cooling water passage and the second cooling water passage by a pump. (G) The cooling water that has passed through the first cooling water passage finally returns to the cooling water tank, and the cooling water that has passed through the second cooling water passage finally returns to the cooling water tank. The cooling water mixes with each other in the cooling water tank. (G) A cooling device for cooling the warmed cooling water is provided somewhere in the path through which the cooling water passes. (C) An ion exchange resin for removing metal ions dissolved inside the cooling water is provided somewhere in the path through which the cooling water passes.
て、ポンプから見て、前記第１の冷却水通路と並列に前
記イオン交換樹脂が設けられていることを特徴とする冷
却水循環装置。2. The cooling water circulation device according to claim 1, wherein the ion exchange resin is provided in parallel with the first cooling water passage when viewed from a pump.
て、前記イオン交換樹脂を通過する冷却水の流量を一定
に保つための定流量弁がイオン交換樹脂と直列に設けら
れていることを特徴とする冷却水循環装置。3. The cooling water circulation device according to claim 2, wherein a constant flow valve for keeping a flow rate of the cooling water passing through the ion exchange resin constant is provided in series with the ion exchange resin. And cooling water circulation device.
て、電子銃と回転対陰極の間に高電圧を印加するための
高圧トランスに、第３の冷却水通路が設けられていて、
ポンプから見て、前記第２の冷却水通路と直列に第３の
冷却水通路が設けられていることを特徴とする冷却水循
環装置。4. The cooling water circulation device according to claim 1, wherein a third cooling water passage is provided in a high-voltage transformer for applying a high voltage between the electron gun and the rotating anode.
A cooling water circulation device, wherein a third cooling water passage is provided in series with the second cooling water passage when viewed from a pump.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227098A JPH11219677A (en) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | Cooling water circulating device for x-ray generating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227098A JPH11219677A (en) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | Cooling water circulating device for x-ray generating device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11219677A true JPH11219677A (en) | 1999-08-10 |
Family
ID=12354315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3227098A Pending JPH11219677A (en) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | Cooling water circulating device for x-ray generating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11219677A (en) |
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- 1998-01-30 JP JP3227098A patent/JPH11219677A/en active Pending
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