(57)【要約】【課題】励起Ｘ線を出射するＸ線管の過熱を防止しつつ、できる限り騒音を抑え、静粛性を実現する。【解決手段】Ｘ線管を空冷する送風ファンの送風量を大小２段階に切替え可能とする。装置起動時に送風量を「小」に設定し（Ｓ１、Ｓ２）、装置内の雰囲気温度がＴ１以上で且つＸ線管出力設定値が規定値Ｑ以上であると、送風量を「大」に切り替える（Ｓ３〜Ｓ５）。また送風量「大」の状態で、装置内の雰囲気温度がＴ１未満、Ｘ線管出力設定値が規定値Ｑ未満、且つＸ線管表面温度がＴ２未満になると、送風量を「小」に切り替える（Ｓ６〜Ｓ９）。これにより、Ｘ線管の表面温度が動作保証の上限値を超えないように適切な冷却を行いながら、Ｘ線管の表面温度が動作保証上限値を超えるおそれがない場合に送風ファンの回転速度を下げて騒音を抑制することができる。【選択図】図３
2010164352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力可変であるＸ線源から出射された励起Ｘ線を試料に照射し、それにより試料から放出される蛍光Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線分析装置において、
a)前記Ｘ線源を空冷するための送風量可変である送風手段と、
b)当該装置筐体内部の雰囲気温度を検出する第１の温度検出手段と、
c)少なくとも前記第１の温度検出手段により検出される雰囲気温度と前記Ｘ線源の出力設定値とに基づいて、前記Ｘ線源の表面又は内部の温度が規定温度を超えないように前記送風手段による送風量を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析装置であって、
前記送風手段は少なくとも大小の２段階に送風量の切替えが可能であり、
前記制御手段は、前記送風手段が小送風量で動作している状態で、前記Ｘ線源の出力設定値が所定値以上で且つ前記雰囲気温度が第１の所定温度以上になったときに送風量を小から大に切り替えるように前記送風手段を制御することを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
請求項２に記載の蛍光Ｘ線分析装置であって、
前記Ｘ線源の表面又は内部のＸ線源温度を検出する第２の温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記送風手段が大送風量で動作している状態で、前記Ｘ線源の出力設定が所定値未満、前記雰囲気温度が第１の所定温度未満、且つ、前記Ｘ線源温度が第２の所定温度未満になったときに送風量を大から小に切り替えるように前記送風手段を制御することを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項４】
請求項２に記載の蛍光Ｘ線分析装置であって、
前記制御手段は、前記送風手段が大送風量で動作している状態で、前記Ｘ線源の出力設定が所定値未満で且つ前記雰囲気温度が第１の所定温度未満である状態が所定時間以上継続したときに送風量を大から小に切り替えるように前記送風手段を制御することを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載の蛍光Ｘ線分析装置であって、
前記制御手段は、当該装置の起動時に小送風量で前記送風手段を動作させることを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線源から出射した励起Ｘ線を試料に照射し、それにより試料から放出される蛍光Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、蛍光Ｘ線分析装置は、固体状、粉体状又は液体状の試料に１次Ｘ線を照射し、その１次Ｘ線により励起されて試料から放出される蛍光Ｘ線を検出することによって、その試料に含まれる元素の定性や定量を行うものである。蛍光Ｘ線分析装置には大別してエネルギー分散型と波長分散型とがあるが、特にエネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置では、比較的出力の小さな（例えば最大で５０Ｗ程度）Ｘ線管がＸ線源として使用されることが多い。こうしたＸ線管は、放熱用のオイルが封入されたケースの内部にＸ線発生部が収容された構造となっており、ケース全体を空冷又は水冷することで過熱を防止している（特許文献１など参照）。
【０００３】
冷却効果の点では水冷が空冷に勝るものの、水冷は構造が複雑になりコストが大幅に増加する。そのため、蛍光Ｘ線分析装置のＸ線管では、構造が簡単でコストが低い空冷が一般に用いられている。空冷の場合、送風ファンを用いて強制的にＸ線管のケースに風を当てるが、冷却効果を高めようとして送風量を大きくすると、騒音が大きくなるという問題がある。また、送風量が大きいとそれだけ消費電力も多くなる。一方、騒音を抑えるために送風ファンの回転速度を落とすと、Ｘ線管を十分に冷却できない場合があり、最悪の場合、Ｘ線発生源のターゲットが溶融して故障に至るおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１０７０２１号公報（段落００１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その主な目的は、Ｘ線管の過熱を防止しつつ、空冷のための送風ファンによる騒音を軽減することができる蛍光Ｘ線分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために成された本発明は、出力可変であるＸ線源から出射された励起Ｘ線を試料に照射し、それにより試料から放出される蛍光Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線分析装置において、
a)前記Ｘ線源を空冷するための送風量可変である送風手段と、
b)当該装置筐体内部の雰囲気温度を検出する第１の温度検出手段と、
c)少なくとも前記第１の温度検出手段により検出される雰囲気温度と前記Ｘ線源の出力設定値とに基づいて、前記Ｘ線源の表面又は内部の温度が規定温度を超えないように前記送風手段による送風量を制御する制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００７】
ここでＸ線源の一態様としては、オイルが封入されたケース内にＸ線発生部が設けられたＸ線管が考えられる。この場合、Ｘ線源の表面温度とはケースの表面温度であり、内部の温度とはケース内のオイルの温度である。
【０００８】
第１の温度検出手段は、装置筐体内部の適宜の位置に設けることができるが、好ましくは、Ｘ線源からの直接的な輻射熱を受けず、且つ送風手段による送風が直接当たらない位置に設置するとよい。
【０００９】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置の一態様として、前記送風手段は少なくとも大小の２段階に送風量の切替えが可能であり、前記制御手段は、前記送風手段が小送風量で動作している状態で、前記Ｘ線源の出力設定値が所定値以上で且つ前記雰囲気温度が第１の所定温度以上になったときに送風量を小から大に切り替えるように前記送風手段を制御する構成とすることができる。
【００１０】
例えば、第１の所定温度は、当該装置が通常使用される温度（例えば性能保証温度範囲の上限）に設定し、出力設定値を判定する基準である所定値は、雰囲気温度が第１の所定温度であるときにＸ線源の表面（又は内部）温度の動作保証の上限値（上記規定温度）を超えるおそれがあるＸ線出力の最小値に定めておくとよい。これにより、Ｘ線源の表面温度又は内部温度が規定温度を超える可能性がある条件の下では送風量が大に設定され、冷却効果を高めることができる。
【００１１】
また、本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置の一態様は、前記Ｘ線源の表面又は内部のＸ線源温度を検出する第２の温度検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記送風手段が大送風量で動作している状態で、前記Ｘ線源の出力設定が所定値未満、前記雰囲気温度が第１の所定温度未満、且つ、前記Ｘ線源温度が第２の所定温度未満になったときに送風量を大から小に切り替えるように前記送風手段を制御する構成とすることができる。
【００１２】
この構成によれば、Ｘ線源の表面温度又は内部温度が規定温度を超える可能性がない条件が整った場合に、送風手段の回転速度を落として騒音を抑制することができる。
【００１３】
また、本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置の別の態様として、前記制御手段は、前記送風手段が大送風量で動作している状態で、前記Ｘ線源の出力設定が所定値未満で且つ前記雰囲気温度が第１の所定温度未満である状態が所定時間以上継続したときに送風量を大から小に切り替えるように前記送風手段を制御する構成としてもよい。上記所定時間は、Ｘ線源が十分に冷却されるのに要する時間を予め測定した結果に基づいて決めておけばよい。
【００１４】
この構成によれば、Ｘ線源温度を直接測定することなく、Ｘ線源の表面温度又は内部温度が規定温度を超える可能性がない条件が整った場合に、送風手段の回転速度を落として騒音を抑制することができる。
【００１５】
なお、装置起動時にはＸ線管は十分に温度が下がっていると想定されることから、前記制御手段は、当該装置の起動時には小送風量で送風手段を動作させるようにするとよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る蛍光Ｘ線分析装置によれば、Ｘ線源が過熱して規定温度、即ちＸ線源に定められた上限温度以上になることを確実に防止しつつ、過熱のおそれがない場合に送風ファンの回転速度を落として騒音を軽減することができる。また、消費電力も削減できる。このようにして、Ｘ線源の過熱の防止と装置の静粛性とのバランスをとることができる。なお、Ｘ線源の動作保証温度の上限はそのＸ線源の構造や構成材質などにより相違するから、Ｘ線源の種類毎に適切な判定条件（出力設定値を判定する所定値など）を決めておき、実際に使用されるＸ線源に応じて判定条件を変更するとよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例であるエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置の概略構成図。
【図２】送風量を「小」から「大」に切り替えるときの雰囲気温度と出力設定値との関係を示した図。
【図３】本実施例の蛍光Ｘ線分析装置における送風ファンの制御フローチャート。
【図４】他の実施例の蛍光Ｘ線分析装置における送風ファンの制御フローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施例である蛍光Ｘ線分析装置について、添付図面を参照して説明する。図１は本実施例によるエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置の概略構成図である。
【００１９】
図１に示すように、装置筐体１の内部にあって、Ｘ線管３から出射された１次Ｘ線が試料２に照射されると、１次Ｘ線により励起されて試料２から蛍光Ｘ線が放出される。この蛍光Ｘ線は例えばリチウムドリフトＳｉ検出器などの半導体検出器４に導入されて検出され、この検出信号がデータ処理部８で処理されて蛍光Ｘ線のエネルギー（波長）と強度とが求められる。
【００２０】
Ｘ線管３は、Ｘ線発生部３２がケース３１内に収容され、このＸ線発生部３２を取り囲むように冷却用のオイル３３がケース３１内に充填された構造となっている。このＸ線管３のＸ線発生部３２には高圧電源６から駆動電力が供給され、制御部７はＸ線出力が所定範囲で変化するように駆動電力を制御する。このＸ線出力は操作部９から分析条件の１つとして設定されるようになっている。送風ファン５はＸ線管３を空冷するために空気流を生起するものであり、その送風量は制御部７により２段階に切替え可能となっている。
【００２１】
Ｘ線管３のケース３１の外面には温度センサ（本発明における第２の温度検出手段に相当）１１が装着されており、この温度センサ１１はＸ線管３の表面温度を検出する。なお、この温度センサ１１をケース３１内のオイル３３に浸漬するように設置し（図１中の点線の位置）、Ｘ線管３の内部の温度を検出できるようにしてもよい。一方、装置筐体１の内部でＸ線管３から離れ且つ送風ファン５による直接的な送風が当たらない位置に、装置内部の雰囲気温度を検出するための温度センサ（本発明における第１の温度検出手段に相当）１０が設置されている。一例としてこの温度センサ１０は、制御部７を構成する回路部品などが搭載された回路基板上に設置することができる。
【００２２】
制御部７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むマイクロコントローラを中心に構成されるものであり、ＲＯＭに予め書き込まれた制御プログラムをＣＰＵ上で実行することにより、後述するような特徴的な制御・処理が達成される。
【００２３】
この実施例の蛍光Ｘ線分析装置では、一例として次のような仕様又は条件を想定する。即ち、Ｘ線出力の可変範囲は０〜５０Ｗ、装置が設置される部屋の想定最高温度は４０℃で装置の性能保証温度の上限は３０℃、Ｘ線管３の動作保証温度（表面温度）の上限は５０℃、であるものとする。
【００２４】
図３は本実施例の蛍光Ｘ線分析装置における送風ファン５の制御フローチャート、図２はこの制御を説明するための図である。図２及び図３を参照して、制御部７により実行される送風ファン５の制御動作を説明する。
【００２５】
本装置の電源が投入され制御部７に通電が行われると、装置が起動する（ステップＳ１）。起動時に制御部７は、送風ファン５に対し送風量「小」を設定して動作を開始させる（ステップＳ２）。これによって送風ファン５から送風が行われ、Ｘ線管３の冷却（強制的な放熱）が開始される。送風量が「小」である場合、送風ファン５の動作音は小さく、殆ど気にならない程度の騒音である。その後、制御部７は温度センサ１０により検出される雰囲気温度Ｔａを読み込み、雰囲気温度Ｔａが所定温度Ｔ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。Ｔ１は通常の性能保証温度である３０℃としておくものとする。
【００２６】
雰囲気温度Ｔａが所定温度Ｔ１以上である場合には次に、操作部９から分析条件の１つとして設定されたＸ線管３の出力設定値が規定値Ｑ以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。いま、上述のようにＸ線管３の表面温度の許容上限温度が５０℃であるものとし、送風量「小」の条件の下ではこれを超えるおそれがある出力設定値が３０Ｗであるとすると、規定値Ｑを３０Ｗとしておく。Ｘ線管３の出力設定値が規定値Ｑ以上である場合には、制御部７は送風量を「小」から「大」へ切り替えるように送風ファン５を制御する（ステップＳ５）。これにより、送風ファン５の回転速度は上がって騒音は大きくなるものの、Ｘ線管３の冷却効果は増大する。図２は、送風量を「小」から「大」に切り替えるときの、雰囲気温度Ｔａと出力設定値との関係を示したものである。図２中に、斜線で示した範囲の条件のときに送風量は「小」から「大」に切り替えられる。
【００２７】
ステップＳ３で雰囲気温度Ｔａが所定温度Ｔ１未満である場合、及び、雰囲気温度Ｔａが所定温度Ｔ１以上であってもステップＳ４でＸ線管３の出力設定値が規定値Ｑ未満である場合には、Ｘ線管３の表面温度が５０℃を超えるおそれはないため、ステップＳ３に戻り、送風ファン５は送風量「小」で運転が継続される。
【００２８】
ステップＳ５で送風量が「大」に切り替えられた後、制御部７はまた温度センサ１０により検出される雰囲気温度Ｔａを読み込み、雰囲気温度Ｔａが所定温度Ｔ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ６）。雰囲気温度Ｔａが所定温度Ｔ１未満である場合には次に、Ｘ線管３の出力設定値が規定値Ｑ未満であるか否かを判定する（ステップＳ７）。さらにＸ線管３の出力設定値が規定値Ｑ未満である場合には、制御部７は温度センサ１１により検出されるＸ線管３の表面温度Ｔｂを読み込み、この表面温度Ｔｂが所定温度Ｔ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ８）。ここで所定温度Ｔ２は、Ｘ線管３の許容上限温度である５０℃よりも或る一定以上低い温度、例えば４０℃に設定しておくとよい。
【００２９】
表面温度Ｔｂが所定温度Ｔ２未満であれば、制御部７は送風量を「大」から「小」へ切り替えるように送風ファン５を制御する（ステップＳ９）。これにより、送風ファン５の冷却性能は下がるものの、騒音レベルも下がる。このときには、Ｘ線管３の表面温度が下がっており、雰囲気温度及び出力設定値も表面温度を５０℃以上に上げるおそれのない条件となっているため、冷却性能が下がっても何ら問題はない。送風量が「小」に切り替えられた後にはステップＳ３へと戻り、上述した制御を継続することになる。
【００３０】
ステップＳ６で雰囲気温度Ｔａが所定温度Ｔ１以上である場合、及び、雰囲気温度Ｔａが所定温度Ｔ１未満であってもステップＳ７でＸ線管３の出力設定値が規定値Ｑ以上である場合には、Ｘ線管３の表面温度が許容上限温度である５０℃を超えるおそれがあるため冷却性能を落とすことができない。そこでステップＳ５に戻り、送風ファン５の運転を送風量「大」の状態で継続させる。さらには、雰囲気温度Ｔａが所定温度Ｔ１未満であって且つＸ線管３の出力設定値が規定値Ｑ未満であっても、Ｘ線管温度ＴｂがＴ２以上である場合には、高い冷却性能でもってＸ線管３の表面温度を下げるために、ステップＳ５に戻り、送風量「大」での運転を継続させる。
【００３１】
以上のような送風量の切替え制御により、Ｘ線管３の過熱は確実に回避され、Ｘ線管３の破損や故障を防止することができる。一方、Ｘ線管３の過熱のおそれのない状態では送風ファン５の回転速度が落ちて騒音が小さくなる。このようにして、Ｘ線管３の過熱防止と装置の静粛性とのバランスが保たれる。
【００３２】
図４は本発明の他の実施例による蛍光Ｘ線分析装置における送風ファンの制御フローチャートである。装置起動時において送風量を「小」とした状態から送風量を「大」に切り替えるまでの動作は、図３に示した例と同じであるので説明を略す。
【００３３】
ステップＳ５で送風量が「大」に切り替えられた後、制御部７は温度センサ１０により検出される雰囲気温度Ｔａを読み込み、雰囲気温度Ｔａが所定温度Ｔ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ６）。雰囲気温度Ｔａが所定温度Ｔ１未満である場合には次に、Ｘ線管３の出力設定値が規定値Ｑ未満であるか否かを判定する（ステップＳ７）。さらにＸ線管３の出力設定値が規定値Ｑ未満である場合には、制御部７はその状態、つまり雰囲気温度Ｔａが所定温度Ｔ１未満で且つＸ線管３の出力設定値が規定値Ｑ未満である状態が所定時間以上継続しているか否かを判定する（ステップＳ１０）。ここで上記所定時間は、雰囲気温度Ｔａが所定温度Ｔ１未満で且つＸ線管３の出力設定値が規定値Ｑ未満である状態であるときにＸ線管３の表面温度が下がる状態を予め測定しておくことにより決めることが好ましい。Ｘ線管３のオイル３３は熱容量が大きい（つまり温まりにくく冷めにくい）ため、実際にはオイル３３の温度が十分に下がることが重要であり、それによって所定時間は決まる。ここでは所定時間を例えば３０分とする。
【００３４】
そしてステップＳ１０でＹｅｓであれば、制御部７は送風量を「大」から「小」へ切り替えるように送風ファン５を制御する（ステップＳ９）。これにより、送風ファン５の冷却性能は下がるものの、騒音レベルも下がる。上記実施例と異なり、このときにはＸ線管３の表面温度を直接測定していないが、雰囲気温度Ｔａが所定温度Ｔ１未満で且つＸ線管３の出力設定値が規定値Ｑ未満である状態が所定時間以上継続すれば、Ｘ線管３の表面温度、つまりは熱容量の大きなオイル３３の温度が十分に下がっていると推測できる。したがって、送風量が落ちて冷却性能が下がっても何ら問題はない。送風量が「小」に切り替えられた後にはステップＳ３へと戻り、上述した制御を継続する。
【００３５】
なお、上記実施例はいずれも本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。例えば、本発明は空冷式のＸ線管を用いる蛍光Ｘ線分析装置であれば、波長分散型の蛍光Ｘ線分析装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１…装置筐体
２…試料
３…Ｘ線管
３１…ケース
３２…Ｘ線発生部
３３…オイル
４…半導体検出器
５…送風ファン
６…高圧電源
７…制御部
８…データ処理部
９…操作部
１０、１１…温度センサ
【図１】
2010164352.tif 000003
【図２】
2010164352.tif 000004
【図３】
2010164352.tif 000005
【図４】
2010164352.tif 000006