JPWO2005038853A1 - Ｘ線装置 - Google Patents

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Abstract

回転可能な陽極ターゲット１５及び陽極ターゲット１５に対向して配置された陰極１６を真空外囲器１３内に収納した回転陽極型Ｘ線管１１と、陽極ターゲット１５を回転させるための誘導電磁界を発生するステータ２６と、少なくとも回転陽極型Ｘ線管１１を収納保持するハウジング１０と、回転陽極型Ｘ線管１１の少なくとも一部に近接して設けられ、水系冷却媒体が循環する循環路と、循環路の途中に設けられ水系冷却媒体を強制駆送する循環ポンプ２７ａ及び水系冷却媒体の熱を放出させるラジエータ２７ｂを有するクーラーユニット２７と、を具備したＸ線装置であって、水系冷却媒体は、２５℃における溶存酸素量が５ｍｇ／リットル以下であることを特徴とする。

Description

この発明は、Ｘ線装置に係り、特に、回転陽極型Ｘ線管などが発生する熱の放出特性を向上させたＸ線装置に関する。
Ｘ線装置は、回転可能に支持された陽極ターゲットを真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管、回転陽極型Ｘ線管を収納するハウジングなどを備えて構成されている。このような回転陽極型Ｘ線管は、陽極ターゲットなどが発生する熱を放出する場合、これを冷却するための冷却機構を備えている。
冷却機構を備えたＸ線装置としては、以下のような提案が成されている。
（１）回転陽極型Ｘ線管及びステータを絶縁油中に浸し、発熱が大きい部分たとえば陽極ターゲット近傍に設けられる反跳電子捕捉トラップや真空外囲器の一部に設けられた流路に熱伝達効率の大きい水系冷却液を流して冷却し、この冷却液をこれら流路とクーラーユニットとの間で循環させるＸ線装置（例えば、米国特許６５１９３１７号明細書参照。）。
（２）回転陽極型Ｘ線管及びステータを絶縁油ではなく水系冷却液中に浸し、ハウジングとクーラーユニットとの間に水系冷却液を循環させる以外は、（１）と同様に構成されたＸ線装置（例えば、特表２００１−５０２４７３号公報参照。）。
（１）のように構成されたＸ線装置によれば、回転陽極型Ｘ線管の熱負荷が大きくなると、真空外囲器の外面からの発熱が増大するが、この外面を冷却する冷却媒体は外部の熱交換器により冷却されない絶縁油のみであるため、必要とされる冷却性能が十分に得られない場合がある。加えて、冷却液が水を含むため、循環路中の金属部品を腐食させるおそれがある。陽極ターゲット近傍に設けられる反跳電子捕捉トラップや真空外囲器の一部に設けられた流路を形成する金属部品は、真空と冷却液とを遮断する機能を持つため、腐食が進行すると、その機能が損なわれ、Ｘ線管が使用不可能となる。また、そのような不具合が発生すると、Ｘ線管の陽極ターゲットが高温となった場合に、水系冷却液がＸ線管中に進入して高温の陽極ターゲットに触れて蒸発気化し、圧力上昇を来たすこととなり、安全上問題である。
また、腐食の進行に伴い、冷却液に溶けない金属水酸化物の浮遊物が形成されることがある。このため、冷却液の流路が浮遊物によって詰まってしまい、熱伝達の阻害や流量の低下などを引き起し、その結果、冷却液による冷却性能の劣化が生じるおそれがある。また、水系冷却液中にもともと溶存している空気は、水系冷却液の温度上昇に伴って気泡となって水系冷却液中に混合されるため、水系冷却液による冷却性能を低下させるおそれがある。
（２）のように構成されたＸ線装置によれば、（１）の問題に加えて、金属腐食に伴う水系冷却液の絶縁抵抗値の低下により、ステータ回路などの低電圧電気回路系の絶縁性能やハウジングと真空外囲器との間の絶縁性能が低下する問題がある。特に、回転支持機構の軸受として動圧式すべり軸受を用いる場合は、玉軸受を用いる場合に比べてステータの発熱が大きくなり、電気絶縁性能の低下が顕著になる。また、（１）の場合には水系冷却液に浸らなかったＸ線管の真空壁を腐食させる。その結果、（１）と同様の問題がより発生しやすくなるおそれがある。
また、水系冷却液中にもともと溶存している空気は、水系冷却液の温度上昇に伴って気泡となって水系冷却液中に混合されるため、（１）と同様の問題が発生するおそれがある。加えて、この気泡がＸ線用出力窓付近を通過すると、取り出されたＸ線の透過率を変化させてしまうおそれがある。Ｘ線装置を使用中にこのような現象が発生すると、Ｘ線画像に影響を及ぼすため、好ましくない。
さらには、水系冷却液の還流路がハウジングの内部空間と通じているため、低電圧電気回路系が水系冷却液に浸ることになる。このような低電圧電気回路系としては、ステータに電圧を供給するためのステータ回路系と通電ゲッターに電圧を供給するための通電ゲッター回路系などがある。ステータ回路系で水系冷却液に浸る部分は、ステータコイル、配線、及び、ハウジングの外にある外部電源と接続するための電流供給端子である。通電ゲッター回路系で水系冷却液に浸る部分は、Ｘ線管内の通電ゲッターに電流供給するための電流供給端子、配線、及び、ハウジングの外にある外部電源と接続するための電流供給端子である。
これら部品の導電部分間の距離は短いため、水系冷却液の電気伝導度（導電率）のわずかな上昇によって電気的な漏洩が問題となる。このため、これら構成部品を樹脂によって一体的にモールドすることにより、水系冷却液から保護することが好ましい。しかしながら、長期の使用によりモールドに欠陥が生じてしまうと、モールド内部の構成部品に水系冷却液が浸入してしまい、電気的な漏洩を引き起こすおそれがある。
またさらに、ハウジングとＸ線管の真空外囲器とはどちらも接地電位となるが、Ｘ線管が放電を起こした場合の電気的ノイズ防止のため、Ｘ線管はハウジングと電気的に絶縁されるように収納されている。したがって、水系冷却液の還流路がハウジングの内部空間と通じている（２）の場合には、このハウジングとＸ線管との絶縁部近傍に水系冷却液が存在することになる。この絶縁距離は短いため、水系冷却液の電気伝導度のわずかな上昇によって電気的な漏洩が問題となる。
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、冷却媒体の性能劣化を防止するとともに、熱の放出特性を向上させることができ、しかも、長期にわたって信頼性の高いＸ線装置を提供することにある。
また、この発明の目的は、冷却媒体の性能劣化に起因した故障の発生を防止することが可能なＸ線装置を提供することにある。
この発明の第１の様態によるＸ線装置は、
回転可能な陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに対向して配置された陰極を真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、
前記陽極ターゲットを回転させるための誘導電磁界を発生するステータと、
少なくとも前記回転陽極型Ｘ線管を収納保持するハウジングと、
前記回転陽極型Ｘ線管の少なくとも一部に近接して設けられ、水系冷却媒体が循環する循環路と、
前記循環路の途中に設けられ前記水系冷却媒体を強制駆送する循環ポンプ、及び、前記水系冷却媒体の熱を放出させるラジエータを有するクーラーユニットと、
を具備したＸ線装置であって、
前記水系冷却媒体は、２５℃における溶存酸素量が５ｍｇ／リットル以下であることを特徴とする。
この発明の第２の様態によるＸ線装置は、
回転可能な陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに対向して配置された陰極を真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、
前記陽極ターゲットを回転させるための誘導電磁界を発生するステータと、
少なくとも前記回転陽極型Ｘ線管を収納保持するハウジングと、
前記回転陽極型Ｘ線管の少なくとも一部に近接して設けられ、水系冷却媒体が循環する循環路と、
前記循環路の途中に設けられ前記水系冷却媒体を強制駆送する循環ポンプ、及び、前記水系冷却媒体の熱を放出させるラジエータを有するクーラーユニットと、
を具備したＸ線装置であって、
前記水系冷却媒体は、２５℃における導電率が５ｍＳ／ｍ以下であることを特徴とする。
この発明の第３の様態によるＸ線装置は、
回転可能な陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに対向して配置された陰極を真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、
前記陽極ターゲットを回転させるための誘導電磁界を発生するステータと、
少なくとも前記回転陽極型Ｘ線管を収納保持するハウジングと、
前記回転陽極型Ｘ線管の少なくとも一部に近接して設けられ、水系冷却媒体が循環する循環路と、
前記循環路の途中に設けられ前記水系冷却媒体を強制駆送する循環ポンプ、及び、前記水系冷却媒体の熱を放出させるラジエータを有するクーラーユニットと、
を具備したＸ線装置であって、
前記水系冷却媒体は、インヒビターとして少なくともベンゾトリアゾールまたはその誘導体を含有することを特徴とする。
この発明の第４の様態によるＸ線装置は、
回転可能な陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに対向して配置された陰極を真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、
前記陽極ターゲットを回転させるための誘導電磁界を発生するステータと、
少なくとも前記回転陽極型Ｘ線管を収納保持するハウジングと、
前記回転陽極型Ｘ線管の少なくとも一部に近接して設けられ、水系冷却媒体が循環する循環路と、
前記循環路の途中に設けられ前記水系冷却媒体を強制駆送する循環ポンプ、及び、前記水系冷却媒体の熱を放出させるラジエータを有するクーラーユニットと、
を具備したＸ線装置であって、
さらに、前記水系冷却媒体中の不純物を除去する不純物除去機構を備えたことを特徴とする。
この発明の第５の様態によるＸ線装置は、
回転可能な陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに対向して配置された陰極を真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、
前記陽極ターゲットを回転させるための誘導電磁界を発生するステータと、
少なくとも前記回転陽極型Ｘ線管を収納保持するハウジングと、
前記回転陽極型Ｘ線管の少なくとも一部に近接して設けられ、水系冷却媒体が循環する循環路と、
前記循環路の途中に設けられ前記水系冷却媒体を強制駆送する循環ポンプ、及び、前記水系冷却媒体の熱を放出させるラジエータを有するクーラーユニットと、
を具備したＸ線装置であって、
さらに、前記水系冷却媒体の導電率または導電率に依存して変化する物理量、または、前記Ｘ線装置の漏洩電流または漏洩電流に依存して変化する物理量を検知して検知信号を発生する検知手段と、
前記検知手段の検知信号に基づいて、前記回転陽極型Ｘ線管によるＸ線出力動作を禁止または許可するよう制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
図１は、この発明の第１実施形態に係るＸ線装置の構成を概略的に示す図である。 図２は、この発明の第２実施形態に係るＸ線装置の構成を概略的に示す図である。 図３は、この発明の第３実施形態に係るＸ線装置の構成を概略的に示す図である。 図４は、この発明の第４実施形態に係るＸ線装置の構成を概略的に示す図である。 図５は、この発明の第５実施形態に係るＸ線装置の構成を概略的に示す図である。 図６は、この発明の第６実施形態に係るＸ線装置の構成を概略的に示す図である。 図７は、第１乃至第６実施形態に係るＸ線装置に適用可能であって、水系冷却媒体中の不純物を除去する不純物除去機構として脱気ユニットを備えたＸ線装置の構成を概略的に示す図である。 図８は、第１乃至第６実施形態に係るＸ線装置に適用可能であって、水系冷却媒体中の不純物を除去する不純物除去機構として金属イオン除去フィルタを備えたＸ線装置の構成を概略的に示す図である。 図９は、第１乃至第６実施形態に係るＸ線装置に適用可能であって、水系冷却媒体の導電率を検知する導電率モニタをハウジング内に備えたＸ線装置の構成を概略的に示す図である。 図１０は、第１乃至第６実施形態に係るＸ線装置に適用可能であって、水系冷却媒体の導電率を検知する導電率モニタをクーラーユニット内に備えたＸ線装置の構成を概略的に示す図である。 図１１は、第１乃至第６実施形態に係るＸ線装置に適用可能であって、漏洩電流を検知する漏洩電流モニタを備えたＸ線装置の構成を概略的に示す図である。 図１２は、変形例に係るＸ線装置の構成を概略的に示す図である。
以下、この発明の一実施の形態に係るＸ線装置について図面を参照して説明する。まず、この発明を適用可能なＸ線装置の第１乃至第６実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態に係るＸ線装置は、ハウジング１０、回転陽極型Ｘ線管１１などを備えて構成されている。ハウジング１０は、その一部に設けられたＸ線用出力窓１０ａを有している。また、ハウジング１０は、その内部に回転陽極型Ｘ線管１１を収納保持している。ハウジング１０は、回転陽極型Ｘ線管１１を収納した内部空間を満たす非水系冷却媒体として例えば絶縁油を収納している。
回転陽極型Ｘ線管１１は、真空外囲器１３などで構成されている。真空外囲器１３は、その一部に設けられたＸ線用出力窓１３ａを有している。真空外囲器１３は、たとえば径が大きい径大部１３１、径大部１３１よりも径が小さい径小部１３２、二重円筒の筒状部１３３、円筒状の陰極収納部１３４などから構成されている。径大部１３１、径小部１３２、及び、筒状部１３３は、管軸を中心にして同軸的に設けられている。陰極収納部１３４は、管軸からずれて設けられている。
回転可能な陽極ターゲット１５は、径大部１２１に配置されている。陰極１６は、陽極ターゲット１５に対向して陰極収納部１３４に配置されている。陰極収納部１３４の一部たとえば陰極１６を囲むように配置された壁部に反跳電子捕捉トラップ（シールド構造体）１７が設けられている。この反跳電子捕捉トラップ１７は、陽極ターゲット１５から反射した電子を捕捉する。この反跳電子捕捉トラップ１７は、銅や銅合金などの熱伝導度が比較的高い材料によって形成されている。
陰極１６は、陰極支持構体１８によって支持されている。陰極支持構体１８は、陰極収納部１３４の内側に固定されている。陽極ターゲット１５は、継手部１９を介して回転支持機構２０に連結され、回転支持機構２０によって回転可能に支持されている。
回転支持機構２０は、継手部１９と連結する回転体２２及びこの回転体２２のたとえば先端側の内側に嵌合する固定体２３などから構成されている。回転体２２における後端側の筒状部の外周面に筒状ロータ２４が接合されている。回転体２２と固定体２３との嵌合部分には、動圧式すべり軸受、たとえばラジアル方向及びスラスト方向の動圧式すべり軸受（図示せず）が設けられている。固定体２３の両端部は、真空外囲器１３に固定されている。
真空外囲器１３の外側たとえば筒状ロータ２４を囲む位置には、ステータ２６が配置されている。このステータ２６は、陽極ターゲット１５を回転させるための誘導電磁界を発生する。ここでは、ステータ２６は、ハウジング１０内において、回転陽極型Ｘ線管１１とともに収納され、絶縁油に接している。
ハウジング１０のたとえば外には、クーラーユニット２７が設けられている。このクーラーユニット２７は、循環ポンプ２７ａ、熱交換器２７ｂなどから構成されている。循環ポンプ２７ａは、後述する水系冷却媒体が循環する循環路の途中に設けられ、水系冷却媒体を強制駆送する。熱交換器（ラジエータ）２７ｂは、循環ポンプ２７ａの下流側に設けられ、水系冷却媒体の熱を放出させる。ラジエータは、主に銅や銅合金などの熱伝導度が比較的高い材料によって形成されている。ここでの水系冷却媒体とは、例えば、ハウジング１０内の絶縁油よりも熱伝達効率の高い冷却媒体たとえば水とエチレングリコールやプロピレングリコールとの混合物（以下、不凍液と称する）であり、循環路に満たされている。
水系冷却媒体の循環路は、回転陽極型Ｘ線管１１の少なくとも一部に近接して設けられ、第１冷却路Ｃ１、第２冷却路Ｃ２、及び、第３冷却路を含んでいる。第１冷却路Ｃ１は、径大部１３１の下方に相当する筒状部１３３側に形成されている。第２冷却路Ｃ２は、反跳電子捕捉トラップ１７に近接してまたはその内部に形成されている。第３冷却路Ｃ３は、固定体２３の内部に形成されている。
すなわち、径大部１３１の筒状部１３３側に位置する壁１３１ａの外側に、環状の壁部１４が壁１３１ａとほぼ平行に、かつ筒状部１３３を囲んで設けられている。第１冷却路Ｃ１は、壁１３１ａと壁部１４との間の円盤状空間２８である。円盤状空間２８は、第１冷却路Ｃ１に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ１１及び第１冷却路Ｃ１から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ１２を有している。これら導入口Ｃ１１及び導出口Ｃ１２は、例えば、円盤状空間２８の中心部を挟んで両端（１８０°の間隔）に形成されている。
第２冷却路Ｃ２は、例えば反跳電子捕捉トラップ１７の内部の環状空間２９である。環状空間２９は、第２冷却路Ｃ２に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ２１及び第２冷却路Ｃ２から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ２２を有している。
第３冷却路Ｃ３は、例えば固定体２３の内部に形成された空洞２３ａ及び空洞２３ａ内に挿入されたパイプ２３ｂによって形成されている。すなわち、固定体２３は、中空の棒状体であって、その一端部（ここでは陰極収納部１３４側の端部）が開放され、その他端部（ここでは筒状ロータ２４側の端部）が閉じられている。また、パイプ２３ｂは、筒状ロータ２４の回転中心に固定されている。固定体２３の一端部に位置するパイプ２３ｂの一端部が第３冷却路Ｃ３に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ３１となる。固定体２３の一端部が第３冷却路Ｃ３から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ３２となる。つまり、導入口Ｃ３１から導入された水系冷却媒体は、パイプ２３ｂを通って空洞２３ａ内でＵ字状に進路変更され、導出口Ｃ３２から固定体２３の外部に導出される。
クーラーユニット２７と導入口Ｃ２１との間、導出口Ｃ２２と導入口Ｃ１１との間、導出口Ｃ１２と導入口Ｃ３１との間、及び、導出口Ｃ３２とクーラーユニット２７との間は、それぞれ配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及び、Ｐ４で連結され、第１冷却路Ｃ１、第２冷却路Ｃ２、及び、第３冷却路Ｃ３を含めた循環路が形成されている。なお、配管Ｐ２及びＰ３は、図示の都合からその一部がハウジング１０の外側に示されているが、通常、いずれもハウジング１０内に設けられる。
クーラーユニット２７は、着脱自在の配管ジョイントを介してハウジング１０と接続されている。すなわち、ハウジング１０とクーラーユニット２７との間の循環路は、たとえばホースで構成されている。ホースとハウジング１０との接続部Ｔ１、Ｔ２およびホースとクーラーユニット２７との接続部Ｔ３、Ｔ４は、ハウジング１０側及びクーラーユニット２７側の少なくとも一方が着脱可能に構成されている。この構造により、ハウジング１０とクーラーユニット２７とを分離することができ、クーラーユニット２７などの据え付け作業や保守作業が容易になる。
上述した構成のＸ線装置においては、ステータ２６が発生する誘導電磁界によって回転体２２が回転する。この回転動力が継手部１９を介して陽極ターゲット１５に伝達し、陽極ターゲット１５が回転する。この状態で、陰極１６から陽極ターゲット１５に電子ビームｅが照射され、陽極ターゲット１５からＸ線が放出される。Ｘ線は、Ｘ線用出力窓１３ａ及び１０ａを通して外部に取り出される。このとき、陽極ターゲット１５で反射した電子ビームｅの一部が反跳電子捕捉トラップ１７で捕捉される。
回転陽極型Ｘ線管１１が動作状態に入ると、陽極ターゲット１５は電子ビームｅの照射により温度が上昇する。反跳電子捕捉トラップ１７も、陽極ターゲット１５から反射された電子ビームｅを捕捉することで温度が上昇する。ステータ２６もコイル部分に流れる電流で温度が上昇する。これらの熱の伝達により真空外囲器１３の温度も上昇する。
真空外囲器１３及びステータ２６の熱は、ハウジング１０内の絶縁油に伝達し、外部に放熱される。また、陽極ターゲット１５及び反跳電子捕捉トラップ１７の熱は、循環路内を循環する不凍液に伝達し、外部に放熱される。すなわち、クーラーユニット２７の循環ポンプ２７ａは、図中の矢印Ｙで示すように、不凍液を循環路内に循環させる。熱交換器２７ｂは、循環ポンプ２７ａから強制駆送されしかも回転陽極型Ｘ線管１１の冷却によって温度上昇した不凍液の熱を放出する。
クーラーユニット２７の熱交換器２７ｂから送出された不凍液は、配管Ｐ１を介して導入口Ｃ２１に導入された後、環状空間２９（第２冷却路Ｃ２）を通過する際に反跳電子捕捉トラップ１７を冷却する。そして、導出口Ｃ２２から導出された不凍液は、配管Ｐ２を介して導入口Ｃ１１に導入された後、円盤状空間２８（第１冷却路Ｃ１）を通過する際に真空外囲器１３の径大部１３１を冷却する。
そして、導出口Ｃ１２から導出された不凍液は、配管Ｐ３を介して導入口Ｃ３１に導入された後、固定体２３の内部を往復するように設けられた空洞２３ａ（第３冷却路Ｃ３）を通過する際に固定体２３を冷却する。そして、導出口Ｃ３２から導出された不凍液は、配管Ｐ４を介してクーラーユニット２７に還流される。
上述した第１実施形態に係るＸ線装置によれば、温度上昇の高い部分たとえば反跳電子捕捉トラップ１７や真空外囲器１３の一部の熱は、第１冷却路Ｃ１、第２冷却路Ｃ２、及び、第３冷却路Ｃ３を流れる熱伝達効率の高い不凍液によって効率的に放出される。また、径大部１３１では第１冷却路Ｃ１を流れる不凍液と絶縁油との間で熱交換が行われる。この場合、絶縁油は、壁部１４の外面に接触しながら移動するため、不凍液との間に効率的な熱交換が行われ、絶縁油による熱の放熱特性が向上する。その結果、絶縁油に対する熱交換器が不要となり、装置構成が簡単になる。
また、ステータ２６の周囲や真空外囲器１３の外面やハウジング１０の内面は、水系冷却媒体に接することがなく、絶縁油が流れるため、電気絶縁性の低下や金属腐食なども防止することが可能となる。
したがって、熱の放出特性が良好であって、しかも、長期にわたって高い信頼性を確保することが可能なＸ線装置を提供することができる。
（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態に係るＸ線装置について説明する。なお、第１実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
図２に示すように、第３冷却路Ｃ３は、例えば固定体２３を直線的に貫通する貫通孔２３ａによって形成されている。固定体２３は、中空の棒状体であって、その両端部が開放されている。貫通孔２３ａは、第３冷却路Ｃ３に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ３１及び第３冷却路Ｃ３から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ３２を有している。導入口Ｃ３１は固定体２３の他端部（ここでは筒状ロータ２４側の端部）に設けられている。導出口Ｃ３２は固定体２３の一端部（ここでは陰極収納部１３４側の端部）に設けられている。
クーラーユニット２７と導入口Ｃ２１との間、導出口Ｃ２２と導入口Ｃ１１との間、導出口Ｃ１２と導入口Ｃ３１との間、及び、導出口Ｃ３２とクーラーユニット２７との間は、それぞれ配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及び、Ｐ４で連結され、第１冷却路Ｃ１、第２冷却路Ｃ２、及び、第３冷却路Ｃ３を含めた循環路が形成されている。なお、配管Ｐ２は、図示の都合からその一部がハウジング１０の外側に示されているが、通常、いずれもハウジング１０内に設けられる。
上述した構成のＸ線装置においては、導出口Ｃ１２から導出された不凍液は、配管Ｐ３を介して導入口Ｃ３１に導入された後、固定体２３の内部において一方向（筒状ロータ２４側から陰極収容部１３４側に向かう方向）に延在された貫通孔２３ａ（第３冷却路Ｃ３）を通過する際に固定体２３を冷却するように構成されている。
このような第２実施形態に係るＸ線装置によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる。
（第３実施形態）
次に、この発明の第３実施形態に係るＸ線装置について説明する。なお、第１実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
図３に示すように、第３冷却路Ｃ３は、例えば第１実施形態と同様に、固定体２３の内部に形成された空洞２３ａ及び空洞２３ａ内に挿入されたパイプ２３ｂによって形成されている。すなわち、第３冷却路Ｃ３に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ３１及び第３冷却路Ｃ３から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ３２は、その両方が固定体２３の一端部（ここでは陰極収納部１３４側の端部）に設けられている。
クーラーユニット２７と導入口Ｃ２１との間、導出口Ｃ２２と導入口Ｃ３１との間、及び、導出口Ｃ３２と導入口Ｃ１１との間は、それぞれ配管Ｐ１、Ｐ２、及び、Ｐ３で連結されている。導出口Ｃ１２は、第１冷却路Ｃ１に導入された不凍液をハウジング１０の内部空間１０ｂに導出する。ホースとハウジング１０と間の接続部Ｔ１は、ハウジング１０の内部空間１０ｂからホースを介してクーラーユニット２７に不凍液を導出する導出口として機能する。
つまり、ハウジング１０の内部空間１０ｂとクーラーユニット２７との間（すなわち接続部Ｔ１及びＴ３の間）に不凍液の還流路が形成される。このため、回転陽極型Ｘ線管１１を収納した内部空間１０ｂは、水系冷却媒体である不凍液によって満たされている。
このように、配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、第１冷却路Ｃ１、第２冷却路Ｃ２、第３冷却路Ｃ３、及び、還流路を含め、不凍液の循環路が形成されている。なお、配管Ｐ１及びＰ３は、図示の都合からその一部がハウジング１０の外側に示されているが、通常、いずれもハウジング１０内に設けられる。
一方で、ステータ２６は、ハウジング１０内において回転陽極型Ｘ線管１１とともに収納されている。このため、ステータ２６は、水系冷却媒体と接触することになるため、その少なくとも一部の表面に防錆被覆膜２６ａが形成（モールド）されている。
この防錆被覆膜２６ａは、例えば有機被覆膜で形成されている。より具体的には、有機被覆膜は、エポキシ系樹脂、タールエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリウレタン系樹脂の中から選ばれた樹脂またはそれを主成分とする混合樹脂からなる厚膜の塗膜などで形成されている。
これにより、ステータ２６の周囲は、水系冷却媒体に接することがなく、電気絶縁性の低下を防止することが可能となる。
上述した構成のＸ線装置においては、真空外囲器１３、ステータ２６、陽極ターゲット１５及び反跳電子捕捉トラップ１７の熱は、循環路内を循環する不凍液に伝達し、外部に放熱される。すなわち、クーラーユニット２７の循環ポンプ２７ａは、図中の矢印Ｙで示すように、不凍液を循環路内に循環させる。熱交換器２７ｂは、循環ポンプ２７ａから強制駆送されしかも回転陽極型Ｘ線管１１の冷却によって温度上昇した不凍液の熱を放出する。
クーラーユニット２７の熱交換器２７ｂから送出された不凍液は、配管Ｐ１を介して導入口Ｃ２１に導入された後、環状空間２９（第２冷却路Ｃ２）を通過する際に反跳電子捕捉トラップ１７を冷却する。そして、導出口Ｃ２２から導出された不凍液は、配管Ｐ２を介して導入口Ｃ３１に導入された後、固定体２３の内部を往復するように設けられた空洞２３ａ（第３冷却路Ｃ３）を通過する際に固定体２３を冷却する。
そして、導出口Ｃ３２から導出された不凍液は、配管Ｐ３を介して導入口Ｃ１１に導入された後、円盤状空間２８（第１冷却路Ｃ１）を通過する際に真空外囲器１３の径大部１３１を冷却する。そして、導出口Ｃ１２から導出された不凍液は、ハウジング１０の内部空間１０ｂに導出され、真空外囲器１３、ステータ２６などを冷却する。そして、内部空間１０ｂの不凍液は、接続部Ｔ１からクーラーユニット２７に還流される。
このような第３実施形態に係るＸ線装置によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、冷却媒体を水系冷却媒体の１種類のみを使用すれば良いため、コスト的に有利であるとともに、メンテナンスも容易である。また、水系冷却媒体は、絶縁油と比較して熱伝達効率が高いため、装置全体の熱の放出特性をさらに向上することが可能となる。
（第４実施形態）
次に、この発明の第４実施形態に係るＸ線装置について説明する。なお、第３実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
図４に示すように、第３冷却路Ｃ３は、例えば第２実施形態と同様に、固定体２３を直線的に貫通する貫通孔２３ａによって形成されている。固定体２３は、中空の棒状体であって、その両端部が開放されている。貫通孔２３ａは、第３冷却路Ｃ３に水系冷却媒体を導入する導入口Ｃ３１及び第３冷却路Ｃ３から水系冷却媒体を導出する導出口Ｃ３２を有している。導入口Ｃ３１は固定体２３の一端部（ここでは陰極収納部１３４側の端部）に設けられている。導出口Ｃ３２は固定体２３の他端部（ここでは筒状ロータ２４側の端部）に設けられている。
クーラーユニット２７と導入口Ｃ２１との間、及び、導出口Ｃ２２と導入口Ｃ３１との間は、それぞれ配管Ｐ１、及び、Ｐ２で連結されている。導出口Ｃ３２は、第３冷却路Ｃ３に導入された不凍液をハウジング１０の内部空間１０ｂに導出する。ホースとハウジング１０と間の接続部Ｔ１は、ハウジング１０の内部空間１０ｂからホースを介してクーラーユニット２７に不凍液を導出する導出口として機能する。
つまり、ハウジング１０の内部空間１０ｂとクーラーユニット２７との間（すなわち接続部Ｔ１及びＴ３の間）に不凍液の還流路が形成される。このため、回転陽極型Ｘ線管１１を収納した内部空間１０ｂは、水系冷却媒体である不凍液によって満たされている。
このように、配管Ｐ１、Ｐ２、第２冷却路Ｃ２、第３冷却路Ｃ３、及び、還流路を含め、不凍液の循環路が形成されている。なお、配管Ｐ１は、図示の都合からその一部がハウジング１０の外側に示されているが、通常、いずれもハウジング１０内に設けられる。
一方で、ステータ２６は、第３実施形態と同様に、ハウジング１０内において回転陽極型Ｘ線管１１とともに収納されており、その少なくとも一部の表面に防錆被覆膜２６ａが形成（モールド）されている。これにより、ステータ２６の周囲は、水系冷却媒体に接することがなく、電気絶縁性の低下を防止することが可能となる。
上述した構成のＸ線装置においては、導出口Ｃ２２から導出された不凍液は、配管Ｐ２を介して導入口Ｃ３１に導入された後、固定体２３の内部において一方向（陰極収容部１３４側から筒状ロータ２４側に向かう方向）に延在された貫通孔２３ａ（第３冷却路Ｃ３）を通過する際に固定体２３を冷却するように構成されている。
このような第４実施形態に係るＸ線装置によれば、第３実施形態と同様の効果が得られる。
（第５実施形態）
次に、この発明の第５実施形態に係るＸ線装置について説明する。なお、第３実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
図５に示すように、第５実施形態に係るＸ線装置は、基本的には、図３に示した第３実施形態と同様の構成であるが、ステータ２６は、ハウジング１０の外部に配置されている点で第３実施形態と相違する。このため、ステータ２６は、水系冷却媒体と接触することがないため、電気絶縁性の低下を防止することが可能となる。また、第３実施形態のように、ステータ２６の表面に防錆被覆膜を形成する必要がなく、コストを低減できるとともに、装置全体の小型化に有利である。なお、このような構成のステータ２６は、冷却媒体による冷却ができないが、外気を利用して空冷することが可能である。
このような第５実施形態に係るＸ線装置によれば、第３実施形態と同様の効果が得られる。
（第６実施形態）
次に、この発明の第６実施形態に係るＸ線装置について説明する。なお、第４実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
図６に示すように、第６実施形態に係るＸ線装置は、基本的には、図４に示した第４実施形態と同様の構成であるが、ステータ２６は、ハウジング１０の外部に配置されている点で第４実施形態と相違する。このため、ステータ２６は、水系冷却媒体と接触することがないため、電気絶縁性の低下を防止することが可能となる。また、第４実施形態のように、ステータ２６の表面に防錆被覆膜を形成する必要がなく、コストを低減できるとともに、装置全体の小型化に有利である。なお、このような構成のステータ２６は、冷却媒体による冷却ができないが、外気を利用して空冷することが可能である。
このような第６実施形態に係るＸ線装置によれば、第４実施形態と同様の効果が得られる。
（電気化学的腐食について）
上述した各実施形態において、水系冷却媒体に浸っているＸ線装置の金属部品は、電気化学的に腐食するおそれがある。すなわち、水系冷却媒体のような電気伝導性を有する液体中において、金属体のある部分が陽極（アノード：相対的に電位の低い部分）となり、別の部分が陰極（カソード：相対的に電位の高い部分）となって、それぞれの部分における陽極反応と陰極反応とが互いに連結されており、すなわち電池を形成している。
これらの陽極反応及び陰極反応は、下記のような反応であり、両者は必ず対になって進行する。なお、ｎは整数とする。
陽極反応：Ｍ→Ｍｎ＋＋ｎｅ−（金属がイオンとなる）
陰極反応１：ｎｅ−＋ｎＨ＋→ｎＨ、ｎＨ→（ｎ／２）Ｈ２（水素イオンが放電して水素原子となり、その水素原子が水素ガスとなる）
陰極反応２：ｎｅ−＋（ｎ／４）Ｏ２＋（ｎ／２）Ｈ２Ｏ→ｎＯＨ−（液体中の溶存酸素が水酸化物イオンとなる）
陽極反応と陰極反応１とが組み合わさって進行する場合には、
Ｍ＋ｎＨ＋→Ｍｎ＋＋（ｎ／２）Ｈ２ …（１）
と表される化学反応が進行する。
また、陽極反応と陰極反応２とが組み合わさって進行する場合には、
Ｍ＋（ｎ／４）Ｏ２＋（ｎ／２）Ｈ２Ｏ→Ｍｎ＋＋ｎＯＨ− …（２）
と表される化学反応が進行する。
このように、反応式（１）及び（２）のような化学反応が進行することにより、陽極及び陰極ともに金属部品が金属イオンとなって溶出する。つまり、水系冷却媒体中の金属部品は、徐々に侵食（電気化学的な腐食）を受ける。第１及び第２実施形態では、水系冷却媒体が循環する循環路の途中に配置された金属部品、循環ポンプ２７ａ、熱交換器２７ｂ、配管Ｐ１〜Ｐ４、冷却路Ｃ１〜Ｃ３、接続部Ｔ１〜Ｔ４などが電気化学的に腐食する可能性がある。また、第３乃至第６実施形態では、上述した金属部品に加えて、ハウジング１０の内面、真空外囲器１３の外面、ステータ２６、各種回路系の一部などが電気化学的に腐食する可能性がある。
（電気化学的腐食の第１反応抑制方法）
反応式（１）や（２）で示したような化学反応の進行に伴い、液体中の金属イオン濃度が増加する。このため、液体の導電率（抵抗率の逆数に相当）が上昇する問題があることが分かる。このような液体の導電率の上昇は、さらなる金属部品の腐食を進行させてしまうだけでなく、電気的な漏洩を引き起こすおそれがある。
液体の導電率と金属の腐食性との関係については、社団法人 日本防錆技術協会が発行する文献「防錆技術者のための電気化学入門、および最新防錆防食技術」の実際に掲載さている鉄鋼に対する土壌の腐食性と抵抗率との関係に関する記述が参考になる。この文献によれば、土壌の抵抗率をρ（Ω・ｃｍ）として、鉄鋼の腐食性は
ρ＜９００⇒激しい腐食性
ρ＝９００〜２３００⇒やや激しい腐食性
ρ＝２３００〜５０００⇒中程度の腐食性
ρ＝５０００〜１００００⇒軽微な腐食性
ρ＞１００００⇒極めて軽微な腐食性
となると記述されている。
本発明のＸ線装置の水系冷媒に接する部分の構成材料も、最も腐食し易い金属の一つとして鉄鋼などの鉄合金を含んでいる。従って、Ｘ線装置の水系冷媒に接する部分の腐食性を極めて軽微とするための目安は、水系冷媒の抵抗率が２００００ Ω・ｃｍ以上であること、言い換えれば導電率が、（１／２００００）Ｓ／ｃｍ＝５ｍＳ／ｍ以下であると推定できる。
また、反応式（１）で示したような腐食の進行に伴って、水素ガスが発生する。発生した水素ガスは、水系冷却媒体中に混合されるため、冷却性能を低下させてしまったり、金属部品の強度劣化を引き起こしたり、Ｘ線用出力窓付近に発生した水素ガスが存在してＸ線画像に悪影響を及ぼすおそれもある。また、腐食の進行に伴って、金属イオンと水酸化物イオンとが反応して水系冷却媒体に不溶性の金属水酸化物の浮遊物が形成されるおそれもある。
このため、Ｘ線管の製造過程において、循環路に初期に導入される水系冷却媒体の導電率を低く抑え、しかも、Ｘ線装置の使用時においても低い導電率を維持することが有効である。つまり、水系冷却媒体は、ほぼ電気的に絶縁状態であることが望ましく、導電率が５ｍＳ／ｍ以下であることが望ましい。
なお、上述した導電率は、例えばオルガノ（株）社製のデジタル抵抗率計ＭＨ−７で測定可能である。この測定器によって測定される測定値は抵抗率（Ω・ｃｍ）であるが、導電率（Ｓ／ｃｍ）は抵抗率の逆数である。
（電気化学的腐食の第２反応抑制方法）
反応式（２）で示したような化学反応の進行には溶存酸素の存在が関わっている。すなわち、このため、腐食反応の抑制のための第２反応抑制方法としては、Ｘ線装置の製造過程において、循環路に初期に導入される水系冷却媒体の溶存酸素量を低く抑え、しかもＸ線装置の使用時においても低い溶存酸素量を維持することが有効である。つまり、水系冷却媒体は、常温（２５℃）での溶存酸素量が常温・常圧（１ａｔｍ）での飽和量（約８ｍｇ／リットル）より低いことが望ましく、好ましくは、５ｍｇ／リットル以下であることが望ましい。
たとえば、１ａｔｍで水１リットルに溶ける酸素の飽和量は、１０℃において約１０．９ｍｇであり、１００℃において約４．９ｍｇである。製造過程において循環路に水系冷却媒体を導入する際の温度が１０℃であったとき、水系冷却媒体１リットルあたり１０ｍｇの酸素が溶けていたとすると、使用時の温度が高くなるにしたがって溶けていた酸素が気体となって冷却媒体中に発生する。このとき、水系冷却媒体が１００℃に達すると、１リットルあたり約５ｍｇの酸素が発生する。Ｘ線装置に使用する水系冷却媒体の総量が１０リットルであるとすると約５０ｍｇの酸素が気体となって発生する。水を主成分とする冷却媒体の場合、温度の上限はほぼ１００℃であることから、１００℃における溶存酸素の飽和量（約４．９ｍｇ／リットル）より低い溶存酸素量となることが望ましい。
特に、金属部品の腐食防止のためには、上述した溶存酸素量を考慮すべきであるが、冷却媒体の温度上昇に伴う気泡発生を防止するためには、水系冷却媒体中の溶存空気量を考慮すべきである。つまり、水系冷却媒体は、常温（２５℃）での溶存空気量が常温・常圧での飽和量より低いことが望ましく、好ましくは、１００℃における溶存空気の飽和量（約１４．４ｍｇ／リットル）以下であることが望ましい。
なお、上述した溶存酸素量は、例えばオルガノ（株）社製の蛍光式酸素計ＦＯＲ−２１で測定可能である。測定原理は、以下の通りである。すなわち、特殊な有機物質に近紫外線を照射すると蛍光が発生する。測定対象の溶液（例えば水系冷却媒体であるプロピレングリコールと純水との５０％混合液）に特殊な有機物質を浸すと、溶液中に含まれる酸素が有機物質に拡散浸透し、その結果、蛍光強度が減衰するという物理現象を利用している。このような測定器は、通常のガルバノ電池式やポーラロ式といった電気化学的な原理を利用した測定器とは異なり、感度変動や経時変化が少ないことが特徴である。
（電気化学的腐食の第３反応抑制方法）
ラジエータや反跳電子捕捉とラップは、銅や銅合金などで形成されている。ハウジングは、アルミ鋳物などで形成されている。真空外囲器の金属部分や固定体などは、ニッケルメッキされた鉄合金またはニッケルメッキされない鉄合金などで形成されている。これらの金属部品が水系冷却媒体と接触する表面積が水系冷却媒体と接触する総面積に占める割合は大きいため、これらの金属部品の腐食防止が重要である。
これらの金属部品の腐食を防止するインヒビターとして、水系冷却媒体は、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）またはその誘導体であるトリルトリアゾール（ＴＴＡ）、ＢＴＡカルボン酸を含有することが望ましい。例えば、これらのインヒビターは、電解液への添加、水圧及び油圧流体への添加、ソーラーシステムなどの循環水系や温水ボイラー冷却水への添加といった例がある。しかしながら、これらの例での添加量は、通常、０．２ｗｔ％〜３ｗｔ％と多いため、もし純水に添加した場合には、導電率は５０ｍＳ／ｍを超えると予想される。このような導電率を有する媒体のＸ線装置の水系冷却媒体への適用の可能性は不明確であった。
そこで、発明者らは、０．１ｍＳ／ｍ程度の導電率の水系冷却媒体であるプロピレングリコールと純水との５０％混合液を使用して実験した。その結果、前述した非鉄金属に対する防食効果を得るために必要なインヒビターの最小添加量は０．０００５ｗｔ％であり、５ｍＳ／ｍ以下に導電率を抑えることが可能なインヒビターの最大添加量は０．０２ｗｔ％であることを確認した。
したがって、０．０００５ｗｔ％〜０．０２ｗｔ％の範囲内で、製品毎の導電率の要求使用や、防食対象金属の表面積、水系冷却媒体の総容量などを考慮して、インヒビターの添加量の最適値を選択することにより、有効な腐食防止効果が得られることがわかった。また、水系冷却媒体の導電率を５ｍＳ／ｍ以下に抑える範囲でその他のインヒビター（例えば、モリブデン酸塩など）を併用することも有効である。
（第１不純物除去方法）
図７には、Ｘ線装置の冷却に用いる水系冷却媒体中の不純物を除去するための不純物除去機構を備えた構成例が示されている。ここでは、主に制御系について説明し、上述した第１乃至第６実施形態で説明した構成については同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
図７に示したＸ線装置は、装置全体の制御を司る制御装置３０を備えている。この制御装置３０は、クーラーユニット２７、高電圧発生装置３１、ステータ駆動回路３２、ゲッター電源回路３３などの駆動を制御する。高電圧発生装置３１は、制御装置３０による制御に基づいて陰極１６に供給する高電圧を発生する。ステータ駆動回路３２は、制御装置３０による制御に基づいてステータ２６を構成するコイルに電流を供給する。ゲッター電源回路３３は、制御装置３０による制御に基づいてＸ線管１１の真空外囲器１３内に配置された通電ゲッターＣＧに電源を供給する。
このような構成のＸ線装置において、水系冷却媒体が循環する循環路の途中には、水系冷却媒体中の不純物を除去する不純物除去機構が備えられている。図７に示した例では、クーラーユニット２７内において、循環路の途中に不純物除去機構として脱気ユニット４１が設けられている。なお、この脱気ユニット４１の配置位置は、クーラーユニット２７内に限らず、循環路の途中であれば良く、ハウジング１０内であっても良いし、配管の途中であっても良い。または、Ｘ線装置の製造過程において、水系冷却媒体を循環路に導入する工程中やその工程の直前に、脱気ユニットを介して脱気処理を施しても良い。
なお、Ｘ線装置の使用中に水系冷却媒体による金属部品の腐食の進行に伴って発生する水素ガスを脱気するためにも、脱気ユニットを循環路の途中に組み込んでおき、水系冷却媒体中の不純物としての酸素ガスや水素ガスを常に除去することが望ましい。
ここで、脱気ユニット４１として採用可能な例について説明する。まず第１に、真空脱気法である。この真空脱気法によれば、循環路の一部に真空脱気室を設置し、この真空脱気室の液面上方空間を真空ポンプにより真空とする。水の蒸発を抑えるため、真空度はたとえば３０ｋＰａとなるように調整する。温度も、蒸発が問題とならない程度に高くする方がより脱気が促進されるため、たとえば４０℃に加熱した状態で保温する。所定時間の間循環を継続させることにより脱気処理が施される。
第２に、気体分離膜により脱気する方法である。この方法によれば、循環路の一部に気体のみを拡散透過させる気体分離膜からなる隔壁部を設け、この隔壁部を隔てて循環路内と反対側に酸素濃度の低い液体または気体、または真空を配置する。所定時間の間循環を継続させることにより脱気処理が施される。
図７に示した脱気ユニット４１としては、例えば大日本インキ化学工業株式会社製の中空糸膜脱気モジュールＳＥＰＡＲＥＬ（登録商標）を使用することができる。本発明者らは、プロピレングリコールと純水との５０％混合液を使用して実験したところ、十分な効果が得られることを確認した。
（第２不純物除去方法）
図８には、Ｘ線装置の冷却に用いる水系冷却媒体中の不純物を除去するための不純物除去機構を備えた構成例が示されている。
図８に示した構成のＸ線装置において、水系冷却媒体が循環する循環路の途中には、水系冷却媒体中の不純物を除去する不純物除去機構が備えられている。図８に示した例では、クーラーユニット２７内において、循環路の途中に不純物除去機構として金属イオン除去フィルタ４２が設けられている。なお、この金属イオン除去フィルタ４２の配置位置は、クーラーユニット２７内に限らず、循環路の途中であれば良く、配管の途中が好ましい。または、Ｘ線装置の製造過程において、水系冷却媒体を循環路に導入する工程中やその工程の直前に、金属イオン除去フィルタを介して水系冷却媒体中の金蔵イオンの除去処理を施しても良い。
なお、Ｘ線装置の使用中に水系冷却媒体による金属部品の腐食の進行に伴って発生する金属イオンを除去するためにも、金属イオン除去フィルタを循環路の途中に組み込んでおき、導電率上昇の原因となる水系冷却媒体中の不純物としての金属イオンを吸着して常に除去することが望ましい。
金属イオン除去フィルタ４２は、フィルタ基体となる多孔質性膜の表面に、金属イオンを吸着除去するカチオン交換基を有する金属イオン交換膜を備えている。このような金属イオン除去フィルタ４２は、例えば、Ｍｙｋｒｏｌｉｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製の「Ｐｒｏｔｅｇｏ ＣＦ Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ Ｆｉｌｔｅｒ」または、「Ｐｒｏｔｅｇｏ ＣＦＸ Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ Ｆｉｌｔｅｒ」を使用することができる。本発明者らは、プロピレングリコールと純水との５０％混合液を使用して実験したところ、十分な効果が得られることを確認した。
なお、導電率上昇の原因となる水系冷却媒体中の不純物を除去する他の方法として、半透膜を使用する逆浸透法がある。この方法は、水系冷却媒体の事前処理に適しており、Ｘ線装置の循環路に導入する前に採用することが可能である。
以上説明した不純物除去方法を採用することにより、反応式（１）及び（２）で示したような化学反応を抑制することができる。また、Ｘ線装置の水系冷却媒体の循環路中に不純物除去ユニットを配置することにより、仮に腐食が進行して水素ガスが発生したとしても、脱気ユニットによって除去可能であり、水素ガスの発生に起因した不具合を防止できる。同様に、仮に腐食が進行して水系冷却媒体中に金属イオンが発生しても、金属イオン除去フィルタによって除去可能であり、イオン発生に起因した不具合を防止できる。なお、２つの不純物除去方法をそれぞれ図７及び図８に示して説明したが、組み合わせることによって組み合わせの効果が得られることは言うまでもない。
（導電率測定方法）
図９及び図１０には、冷却に用いる水系冷却媒体の導電率またはこの導電率に依存して変化する物理量を検知するための検知手段を備えたＸ線装置の構成例が示されている。ここでは、主に制御系について説明し、上述した第１乃至第６実施形態で説明した構成については同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
図９及び図１０に示したＸ線装置は、装置全体の制御を司る制御手段として機能する制御装置３０を備えている。この制御装置３０は、クーラーユニット２７、高電圧発生装置３１、ステータ駆動回路３２、ゲッター電源回路３３、検知手段として機能する導電率モニタ３４、報知手段として機能する表示装置３５などの駆動を制御する。高電圧発生装置３１、ステータ駆動回路３２、ゲッター電源回路３３については、図７を参照して説明した通りであるので詳細な説明を省略する。
導電率モニタ３４は、水系冷却媒体の導電率またはこの導電率に依存して変化する物理量を検知して対応する検知信号を発生するものであって、Ｘ線装置において、水系冷却媒体が循環する循環路の途中に設けられている。図９に示した例では、導電率モニタ３４は、ハウジング１０における循環路の途中に設けられている。また、図１０に示した例では、導電率モニタ３４は、クーラーユニット２７における循環路の途中に設けられている。なお、この導電率モニタ３４の配置位置は、循環路の途中であれば良く、配管の途中であっても良い。
ここで、導電率モニタ３４として採用可能な例について説明する。水系冷却媒体の導電率を測定する方法としては、例えば対向する一対の金属電極を水系冷却媒体中に挿入して、その間の交流または直流の抵抗率または導電率（抵抗率の逆数）を測定する方法を使用することができる。金属電極の構造としては、平行平板形、平行棒形、同軸形のどれも採用可能である。
このような構成のＸ線装置において、制御装置３０は、導電率モニタ３４から出力された検知信号に基づいて、循環炉内を循環する水系冷却媒体の導電率の異常を判定する。すなわち、制御装置３０は、予め設定された導電率のしきい値を有している。このしきい値は、Ｘ線装置内での水系冷却媒体を介した絶縁破壊を生じない程度の導電率として設定される。また、しきい値として、水系冷却媒体の導電率として正常と判定できる上限の値、導電率として注意を要すると判定される上限の値、導電率として異常と判定される上限の値など複数段階の値を予め設定しておいても良い。
制御装置３０は、導電率モニタ３４からの検知信号に基づいて、回転陽極型Ｘ線管１１によるＸ線出力動作を禁止または許可するように制御する。すなわち、制御装置３０は、導電率モニタ３４からの検知信号としきい値とを比較した結果、導電率の異常を検知した場合に、高電圧発生装置３１を制御して陰極１６への電圧供給を禁止し、回転陽極型Ｘ線管１１によるＸ線出力動作を停止する。これにより、導電率の上昇に伴った不具合の発生を未然に防止することができる。
また、制御装置３０は、導電率モニタ３４の検知信号に基づいて表示装置３５を制御し、導電率モニタ３４からの検知信号に基づいた判定結果を表示装置３５に表示する。例えば、表示装置３５には、「正常」、「注意」、「異常」などといったカテゴリに分別して水系冷却媒体の劣化状態が報知される。
これにより、水系冷却媒体の性能劣化を常時自己診断を行い、故障に到る前に、水系冷却媒体の交換作業、またはクーラーユニットの交換作業、または回転陽極型Ｘ線管の交換作業等のメンテナンスが必要であることをユーザ及びサービスマンに適確に告知することが可能となる。したがって、Ｘ線装置の使用上の安全性、経済性、信頼性に支障を来たすことを防止することができる。
（漏洩電流測定方法）
図１１には、Ｘ線装置の漏洩電流またはこの漏洩電流に依存して変化する物理量を検知するための検知手段を備えたＸ線装置の構成例が示されている。ここでは、主に制御系について説明し、上述した第１乃至第６実施形態で説明した構成については同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
図１１に示したＸ線装置は、装置全体の制御を司る制御手段として機能する制御装置３０を備えている。この制御装置３０は、クーラーユニット２７、高電圧発生装置３１、ステータ駆動回路３２、ゲッター電源回路３３、検知手段として機能する漏洩電流モニタ３６、報知手段として機能する表示装置３５などの駆動を制御する。漏洩電流モニタ３６は、ハウジング１０に接続される接地線を流れる漏洩電流またはこの漏洩電流に依存して変化する物理量を検知して対応する検知信号を発生するための回路を備えている。
このような構成のＸ線装置において、制御装置３０は、漏洩電流モニタ３６から出力された検知信号に基づいて、漏洩電流の異常を判定する。すなわち、制御装置３０は、予め設定された漏洩電流のしきい値を有している。このしきい値は、Ｘ線装置での異常を生じない程度の漏洩電流値として設定される。また、しきい値として、漏洩電流として正常と判定できる上限の値、漏洩電流として注意を要すると判定される上限の値、漏洩電流として異常と判定される上限の値など複数段階の値を予め設定しておいても良い。
制御装置３０は、漏洩電流モニタ３６からの検知信号に基づいて、回転陽極型Ｘ線管１１によるＸ線出力動作を禁止または許可するように制御する。すなわち、制御装置３０は、漏洩電流モニタ３６からの検知信号としきい値とを比較した結果、漏洩電流の異常を検知した場合に、高電圧発生装置３１を制御して陰極１６への電圧供給を禁止し、回転陽極型Ｘ線管１１によるＸ線出力動作を停止する。これにより、漏洩電流が所定値に達したことに伴った不具合の発生を未然に防止することができる。
また、制御装置３０は、漏洩電流モニタ３６の検知信号に基づいて表示装置３５を制御し、漏洩電流モニタ３６からの検知信号に基づいた判定結果を表示装置３５に表示する。例えば、表示装置３５には、「正常」、「注意」、「異常」などといったカテゴリに分別して漏洩電流の検知状態が報知される。
これにより、水系冷却媒体の性能劣化を常時自己診断を行い、故障に到る前に、水系冷却媒体の交換作業、またはクーラーユニットの交換作業、または回転陽極型Ｘ線管の交換作業等のメンテナンスが必要であることをユーザ及びサービスマンに適確に告知することが可能となる。したがって、Ｘ線装置の使用上の安全性、経済性、信頼性に支障を来たすことを防止することができる。
なお、上述した導電率及び漏洩電流の測定方法をそれぞれ別個の図面に示して説明したが、組み合わせることによって組み合わせの相乗効果が得られることは言うまでもない。
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、上述した第１及び第２実施形態においては、ハウジング内を満たす第１冷却媒体として絶縁油を利用し、循環炉を満たす第２冷却媒体として第１冷却媒体よりも熱伝達効率の高い不凍液を利用している。しかしながら、第１冷却媒体及び第２冷却媒体は、それぞれ絶縁油及び不凍液の組み合わせに限られるものではなく、他の冷却媒体の組み合わせを用いることもできる。
同様に、上述した第３乃至第６実施形態においては、ハウジング内及び循環炉を満たす冷却媒体として絶縁油よりも熱伝達効率の高い不凍液を利用している。しかしながら、これらの実施形態で適用可能な冷却媒体は、不凍液に限られるものではなく、他の冷却媒体を用いることもできる。
上述した第１乃至第６実施形態では、陽極ターゲットを回転可能に支持する回転支持機構に動圧式すべり軸受を用いている。しかしながら、この発明は、ボールベアリングを利用するころがり軸受や磁気軸受などを用いた場合にも適用できる。これらの軸受を使った場合も、ステータコイルと回転体の回転駆動部とのカップリングが悪かったり、超高速回転を行ったりする場合にはコイルの発熱が高くなる場合があり、上述した各実施形態と同様の構成とすることで、同様の効果が得られる。
また、クーラーユニットから供給される水系冷却媒体は、熱に対する耐久性が低い部位あるいは発熱量が大きな部位などの優先して冷却すべき部位から導入されることが望ましい。例えば、第３実施形態の変形例として、図１２に示すように、クーラーユニット２７と導入口Ｃ３１との間、導出口Ｃ３２と導入口Ｃ２１との間、及び、導出口Ｃ２２と導入口Ｃ１１との間は、それぞれ配管Ｐ１、Ｐ２、及び、Ｐ３で連結されても良い。
導出口Ｃ１２は、第１冷却路Ｃ１に導入された不凍液をハウジング１０の内部空間１０ｂに導出する。ホースとハウジング１０と間の接続部Ｔ１は、ハウジング１０の内部空間１０ｂからホースを介してクーラーユニット２７に不凍液を導出する導出口として機能する。つまり、ハウジング１０の内部空間１０ｂとクーラーユニット２７との間（すなわち接続部Ｔ１及びＴ３の間）に不凍液の還流路が形成される。このため、回転陽極型Ｘ線管１１を収納した内部空間１０ｂは、水系冷却媒体である不凍液によって満たされている。このように、配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、第１冷却路Ｃ１、第２冷却路Ｃ２、第３冷却路Ｃ３、及び、還流路を含め、不凍液の循環路が形成されている。
この場合、クーラーユニット２７の熱交換器２７ｂから送出された不凍液は、配管Ｐ１を介して導入口Ｃ３１に導入された後、固定体２３の内部を往復するように設けられた空洞２３ａ（第３冷却路Ｃ３）を通過する際に固定体２３を冷却する。そして、導出口Ｃ３２から導出された不凍液は、配管Ｐ２を介して導入口Ｃ２１に導入された後、環状空間２９（第２冷却路Ｃ２）を通過する際に反跳電子捕捉トラップ１７を冷却する。そして、導出口Ｃ２２から導出された不凍液は、配管Ｐ３を介して導入口Ｃ１１に導入された後、円盤状空間２８（第１冷却路Ｃ１）を通過する際に真空外囲器１３の径大部１３１を冷却する。そして、導出口Ｃ１２から導出された不凍液は、配管Ｐ４を介してクーラーユニット２７に還流される。
このような構成により、優先して冷却すべき部位が効率的に放熱され、長期にわたって高い信頼性を確保することが可能なＸ線装置を提供することができる。なお、ここでは、第１実施形態の変形例についてのみ説明したが、他の各実施形態についても同様の構成が可能である。
以上説明したように、この発明によれば、熱の放出特性を向上させることができ、しかも、長期にわたって信頼性の高いＸ線装置を提供することができる。

Claims (11)

  1. 回転可能な陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに対向して配置された陰極を真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、
    前記陽極ターゲットを回転させるための誘導電磁界を発生するステータと、
    少なくとも前記回転陽極型Ｘ線管を収納保持するハウジングと、
    前記回転陽極型Ｘ線管の少なくとも一部に近接して設けられ、水系冷却媒体が循環する循環路と、
    前記循環路の途中に設けられ前記水系冷却媒体を強制駆送する循環ポンプ、及び、前記水系冷却媒体の熱を放出させるラジエータを有するクーラーユニットと、
    を具備したＸ線装置であって、
    前記水系冷却媒体は、２５℃における溶存酸素量が５ｍｇ／リットル以下であることを特徴とするＸ線装置。
  2. 回転可能な陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに対向して配置された陰極を真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、
    前記陽極ターゲットを回転させるための誘導電磁界を発生するステータと、
    少なくとも前記回転陽極型Ｘ線管を収納保持するハウジングと、
    前記回転陽極型Ｘ線管の少なくとも一部に近接して設けられ、水系冷却媒体が循環する循環路と、
    前記循環路の途中に設けられ前記水系冷却媒体を強制駆送する循環ポンプ、及び、前記水系冷却媒体の熱を放出させるラジエータを有するクーラーユニットと、
    を具備したＸ線装置であって、
    前記水系冷却媒体は、２５℃における導電率が５ｍＳ／ｍ以下であることを特徴とするＸ線装置。
  3. 回転可能な陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに対向して配置された陰極を真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、
    前記陽極ターゲットを回転させるための誘導電磁界を発生するステータと、
    少なくとも前記回転陽極型Ｘ線管を収納保持するハウジングと、
    前記回転陽極型Ｘ線管の少なくとも一部に近接して設けられ、水系冷却媒体が循環する循環路と、
    前記循環路の途中に設けられ前記水系冷却媒体を強制駆送する循環ポンプ、及び、前記水系冷却媒体の熱を放出させるラジエータを有するクーラーユニットと、
    を具備したＸ線装置であって、
    前記水系冷却媒体は、インヒビターとして少なくともベンゾトリアゾールまたはその誘導体を含有することを特徴とするＸ線装置。
  4. 回転可能な陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに対向して配置された陰極を真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、
    前記陽極ターゲットを回転させるための誘導電磁界を発生するステータと、
    少なくとも前記回転陽極型Ｘ線管を収納保持するハウジングと、
    前記回転陽極型Ｘ線管の少なくとも一部に近接して設けられ、水系冷却媒体が循環する循環路と、
    前記循環路の途中に設けられ前記水系冷却媒体を強制駆送する循環ポンプ、及び、前記水系冷却媒体の熱を放出させるラジエータを有するクーラーユニットと、
    を具備したＸ線装置であって、
    さらに、前記水系冷却媒体中の不純物を除去する不純物除去機構を備えたことを特徴とするＸ線装置。
  5. 前記不純物除去機構は、前記水系冷却媒体中の気体を除去する脱気ユニットであることを特徴とする請求項４に記載のＸ線装置。
  6. 前記不純物除去機構は、前記水系冷却媒体中の金属イオンを吸着除去するカチオン交換基を少なくとも含むイオン交換膜を備えた金属イオン除去フィルタであることを特徴とする請求項４に記載のＸ線装置。
  7. 前記イオン交換膜は、多孔質体の表面に形成されていることを特徴とする請求項６に記載のＸ線装置。
  8. 回転可能な陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに対向して配置された陰極を真空外囲器内に収納した回転陽極型Ｘ線管と、
    前記陽極ターゲットを回転させるための誘導電磁界を発生するステータと、
    少なくとも前記回転陽極型Ｘ線管を収納保持するハウジングと、
    前記回転陽極型Ｘ線管の少なくとも一部に近接して設けられ、水系冷却媒体が循環する循環路と、
    前記循環路の途中に設けられ前記水系冷却媒体を強制駆送する循環ポンプ、及び、前記水系冷却媒体の熱を放出させるラジエータを有するクーラーユニットと、
    を具備したＸ線装置であって、
    さらに、前記水系冷却媒体の導電率または導電率に依存して変化する物理量、または、前記Ｘ線装置の漏洩電流または漏洩電流に依存して変化する物理量を検知して検知信号を発生する検知手段と、
    前記検知手段の検知信号に基づいて、前記回転陽極型Ｘ線管によるＸ線出力動作を禁止または許可するよう制御する制御手段と、
    を備えたことを特徴とするＸ線装置。
  9. 前記検知手段は、前記ハウジング内に設けられたことを特徴とする請求項８に記載のＸ線装置。
  10. 前記検知手段は、前記クーラーユニット内に設けられたことを特徴とする請求項８に記載のＸ線装置。
  11. さらに、前記制御手段による判定結果を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項８に記載のＸ線装置。
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