(57)【要約】【課題】熱の放出特性を向上させた回転陽極型Ｘ線管装置を提供すること。【解決手段】回転陽極型Ｘ線管１１およびステータ２６を収納し、内部の隙間に第１冷却媒体が満たされたハウジング１０を具備した回転陽極型Ｘ線管装置において、熱交換器２７ｂおよび循環ポンプ２７ａを有しハウジング１０の外に設けられたクーラー装置２７と、真空外囲器１３の内側領域および真空外囲器１３を構成する壁部領域、真空外囲器１３を構成する壁部に接する領域の少なくも１つの領域に設けられた冷却路Ｃ１、Ｃ２とクーラー装置２７とを結び、第１冷却媒体よりも１熱伝達効率の高い第２冷却媒体が流れる循環冷却路と、この循環冷却路を構成する壁部材に接触して第１冷却媒体を移動させる循環ポンプＰとを設けたことを特徴とする。【選択図】　図１
2004103568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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線管と、前記陽極ターゲットを回転させる誘導電磁界を発生するステータと、前記回転陽極型Ｘ線管および前記ステータを収納し、かつ、前記回転陽極型Ｘ線管および前記ステータとの隙間に第１冷却媒体を収納したハウジングとを具備した回転陽極型Ｘ線管装置において、熱交換器および第１循環ポンプを有するクーラー装置と、前記真空外囲器の内側領域および前記真空外囲器を構成する壁部領域、前記真空外囲器を構成する壁部に接する領域の少なくも１つの領域に設けられた冷却路および前記クーラー装置を含み、前記第１冷却媒体よりも熱伝達効率の高い第２冷却媒体が流れる循環冷却路と、前記循環冷却路を構成する壁部材に接触して前記第１冷却媒体を移動させる第２循環ポンプとを設けたことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項２】
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線管と、前記陽極ターゲットを回転させる誘導電磁界を発生するステータと、前記回転陽極型Ｘ線管および前記ステータを収納し、かつ、前記回転陽極型Ｘ線管および前記ステータとの隙間に第１冷却媒体を収納したハウジングとを具備した回転陽極型Ｘ線管装置において、熱交換器および第１循環ポンプを有するクーラー装置と、少なくともその一部が前記ハウジング外に位置し、前記第１冷却媒体が流れる媒体用通路と、前記第１冷却媒体を移動させる第２循環ポンプと、前記真空外囲器で囲まれた内側領域および前記真空外囲器を構成する壁部領域、前記真空外囲器を構成する壁部に接する領域の少なくも１つの領域に設けられた冷却路および前記クーラー装置を含み、第１冷却媒体よりも熱伝達効率の高い第２冷却媒体が循環する循環冷却路と、前記媒体用通路を流れる前記第１冷却媒体および前記循環冷却路を流れる前記第２冷却媒体間の熱交換を行う熱交換装置とを設けたことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項３】
熱交換装置は、第２冷却媒体の流れの中を媒体用通路が通る構造になっている請求項２記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項４】
熱交換装置は、第２冷却媒体の流れの中で、クーラー装置から見て冷却路よりも上流に位置する請求項２または請求項３記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項５】
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線管と、前記陽極ターゲットを回転させる誘導電磁界を発生するステータと、前記回転陽極型Ｘ線管および前記ステータを収納し、かつ、前記回転陽極型Ｘ線管および前記ステータとの隙間に冷却媒体を収納したハウジングとを具備した回転陽極型Ｘ線管装置において、前記ハウジング内の前記冷却媒体を強制流動させる循環ポンプを設け、前記循環ポンプの前記冷却媒体の流入側および流出側が熱交換器を通ることなく、前記ハウジング内部の前記冷却媒体の収納領域に連結することを特徴とする回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項６】
陽極ターゲットが、相互間に軸受が設けられた回転体および固定体を有する回転支持機構によって回転可能に支持され、かつ、前記固定体内部に冷却媒体が流れる冷却路が形成され、前記固定体の前記冷却路側の面に電気絶縁性のセラミクス部材の層が形成された請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、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回転陽極型Ｘ線管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転陽極型Ｘ線管装置は、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、および回転陽極型Ｘ線管を収納するハウジングなどから構成されている。ハウジングと回転陽極型Ｘ線管の隙間には陽極ターゲットなどが発生した熱を冷却する冷却媒体たとえば絶縁油が満たされている。
【０００３】
ここで、従来の回転陽極型Ｘ線管装置について図１３を参照して説明する。
【０００４】
ハウジング６０の一部にＸ線用出力窓６０ａが設けられ、その内部に回転陽極型Ｘ線管６１が収納されている。また、ハウジング６０と回転陽極型Ｘ線管６１の隙間などに絶縁油が収納されている。
【０００５】
回転陽極型Ｘ線管６１は真空外囲器６２などから構成されている。真空外囲器６２の一部にＸ線用出力窓６２ａが設けられている。真空外囲器６２は、たとえば径が大きい径大部６２１およびこれよりも径が小さい径小部６２２、筒状部６２３、円筒状の陰極収納部６２４などから構成されている。
【０００６】
径大部６２１に陽極ターゲット６３が配置され、陰極収納部６２４に陰極６４が配置されている。陰極６４は陰極支持構体６５によって支持され、陰極支持構体６５は陰極収納部６２４に固定されている。陽極ターゲット６３は継手部６６を介して回転支持機構６７に連結され、回転支持機構６７によって回転可能に支持されている。
【０００７】
回転支持機構６７は、継手部６６に連結する回転体６８およびこの回転体６８に嵌合する固定体６９などから構成され、回転体６８の下端筒状部の外周面に筒状ロータ７０が接合されている。回転体６８と固定体６９の嵌合部分に、たとえばラジアル方向およびスラスト方向の動圧式すべり軸受が設けられている。図では、ラジアル方向の動圧式すべり軸受７１が示されている。固定体６９の図示上下の両端は真空外囲器６２に固定されている。また、真空外囲器６２の外側たとえばロータ７０を囲む位置に誘導電磁界を発生するステータ７２が設けられている。
【０００８】
ハウジング６０は２つの管Ｐ１、Ｐ２によってクーラー装置７３に連結している。クーラー装置７３は循環ポンプ７３ａや熱交換器７３ｂなどから構成されている。循環ポンプ７３ａは、ハウジング６０内の冷却媒体たとえば絶縁油を、矢印Ｙで示すように、ハウジング６０およびクーラー装置７３間を結んで循環させる。熱交換器７３ｂは、回転陽極型Ｘ線管６１の冷却によって温度が上昇した絶縁油の熱を放出させる。
【０００９】
上記した構成において、ステータ７２が発生する誘導電磁界により回転体６８が回転する。この回転が陽極ターゲット６３に伝達し陽極ターゲット６３が回転する。この状態で、陰極６４から陽極ターゲット６３に電子ビームｅが照射され、陽極ターゲット６３からＸ線が放出される。Ｘ線はＸ線用出力窓６２ａ、６０ａを通して外部に取り出される。
【００１０】
このとき、電子ビームｅの照射で陽極ターゲット６３の温度が上昇し、また、コイルに流れる電流によってステータ７２の温度が上昇する。これらの熱は、たとえばハウジング６０およびクーラー装置７３間を循環する絶縁油に伝達し、外部に放出される。
【００１１】
上記した構成の回転陽極型Ｘ線管装置は特許文献１などに記載されている。
【００１２】
また、小形のＸ線診断装置では、形状の小さい小形Ｘ線管が用いられ、その軸受機構には、通常、玉軸受が使用されている。小形のＸ線診断装置は、小型化および軽量化が求められ、サイズ的にも、あるいは重量的にも熱交換器を設置する余裕が場合が多い。そのため、Ｘ線管などに対する冷却は、熱交換器を使用せずに、ハウジング内に収納した絶縁油に、Ｘ線管やステータを単に浸すだけの簡易な構造が採用されている。
【００１３】
【特許文献１】
実開昭５８−１６４１７１号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転陽極型Ｘ線管装置は、陽極ターゲットなどが発生する熱を放出する場合、たとえばハウジング内に満たされた絶縁油の中に回転陽極型Ｘ線管およびステータを浸し、その絶縁油をハウジングとクーラー装置間に循環させている。この方法は回転陽極型Ｘ線管の熱負荷が大きくなると、必要とされる冷却性能が十分に得られない場合がある。
【００１５】
また、絶縁油をハウジングとクーラー装置間に循環させるとともに、陽極ターゲットを支持する回転支持機構の内部に絶縁油を流し、回転支持機構を冷却する方法がある。この方法も、回転陽極型Ｘ線管の熱負荷が大きくなると、十分な冷却性能が得られない。
【００１６】
また、回転陽極型Ｘ線管およ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を熱伝達効率の大きい不凍液で冷却し、この不凍液をハウジングとクーラー装置間に循環させる方法がある。この方法も、熱負荷が大きいと十分な冷却性能が得られない。
【００１７】
また、特表２００１−５０２４７３号に示すように、回転陽極型Ｘ線管およびステータを不凍液に浸し、ハウジングとクーラー装置間に不凍液を循環させる方法がある。この方法は、不凍液が水分を含むため、ステータなどの電気絶縁性能が低下する。またＸ線用出力窓を構成するベリリウムを腐食させるという問題がある。とく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やベリリウム窓の腐食が顕著になる。
【００１８】
また、小形のＸ線診断装置の場合、このような装置に使用される小形Ｘ線管の時間平均のＸ線管陽極発熱はたとえば３００Ｗ以下の低い値になっている。そのため、熱交換器を使用しなくてもＸ線管の過熱という問題は生じない。
【００１９】
しかし、小形Ｘ線管についても、無騒音化や長寿命化のために、軸受機構部分に、玉軸受に代えて液体金属潤滑材を用いた動圧式すべり軸受を使用する場合がある。動圧式すべり軸受は、玉軸受に比べると、回転起動時や回転中の摩擦が大きいため、ステータの発熱が大きくなる。
【００２０】
ステータの発熱パワーの増大は、陽極ターゲットの回転起動時、あるいは透視状態から撮影状態へと切り替える際の回転数の上昇時などに限られ、ほとんどの場合が短時間である。そのため、エネルギー的には大きくならず、時間平均的には問題にならない。しかし、短時間のうちにステータの温度が上昇し、動圧式すべり軸受部分の温度が急激に高くなる場合がある。
【００２１】
温軸受部分の温度が高くなると、軸受金属面と液体金属潤滑材が反応し、金属間化合物の層が生成する。この層は短時間で増大し、軸受隙間が埋まり、回転が停止する。たとえば５０Ｗ程度の軸受損失でも、軸受温度が３００℃を越え、回転が停止する場合がある。
【００２２】
本発明は、上記した欠点を解決し、熱の放出特性を向上させた回転陽極型Ｘ線管装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、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線管と、前記陽極ターゲットを回転させる誘導電磁界を発生するステータと、前記回転陽極型Ｘ線管および前記ステータを収納し、かつ、前記回転陽極型Ｘ線管および前記ステータとの隙間に第１冷却媒体を収納したハウジングとを具備した回転陽極型Ｘ線管装置において、熱交換器および第１循環ポンプを有するクーラー装置と、前記真空外囲器の内側領域および前記真空外囲器を構成する壁部領域、前記真空外囲器を構成する壁部に接する領域の少なくも１つの領域に設けられた冷却路および前記クーラー装置を含み、前記第１冷却媒体よりも熱伝達効率の高い第２冷却媒体が流れる循環冷却路と、前記循環冷却路を構成する壁部材に接触して前記第１冷却媒体を移動させる第２循環ポンプとを設けたことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、陽極接地の場合を例にとり図１の概略構造図を参照して説明する。ハウジング１０内部に回転陽極型Ｘ線管１１が収納され、ハウジング１０と回転陽極型Ｘ線管１１の隙間に冷却媒体たとえば絶縁油が収納されている。ハウジング１０の一部に空盆構造１２が設けられている。空盆構造１２は、所定大きさの空間を形成する容器１２ａおよび絶縁油が出入りする絶縁油穴１２ｂ、外気が出入りする通気穴１２ｃ、ベローズ１２ｄなどから構成され、絶縁油の温度変化による膨張や収縮を吸収する。
【００２５】
回転陽極型Ｘ線管１１は真空外囲器１３などから構成されている。真空外囲器１３の一部にＸ線用出力窓１３ａが設けられている。真空外囲器１３は、たとえば径が大きい径大部１３１および径大部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および径小部１３２、筒状部１３３は管軸を中心にして設けられ、陰極収納部１３４は管軸からずれている。
【００２６】
径大部１３１の図示下方の壁、たとえば筒状部１３３側に位置する壁１３１ａの外側に、環状の壁部１４がほぼ平行に、かつ筒状部１３３を囲んで設けられている。壁１３１ａと壁部１４に挟まれた円盤状空間に第１冷却路Ｃ１が形成され、冷却路Ｃ１の両端たとえば１８０°の間隔に導入口Ｃ１１および導出口Ｃ１２が設けられている。
【００２７】
径大部１２１に陽極ターゲット１５が配置され、陰極収納部１３４に陰極１６が配置されている。陰極収納部１３４の一部たとえば陰極１６を囲む壁部に反跳電子捕捉トラップ１７が設けられている。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。反跳電子捕捉トラップ１７内部にたとえば環状の第２冷却路Ｃ２が設けられ、第２冷却路Ｃ２には導入路Ｃ２１および導出路Ｃ２２が設けられている。
【００２８】
陰極１６は陰極支持構体１８に支持され、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。
【００２９】
回転支持機構２０は、継手部１９と連結する回転体２２およびこの回転体２２のたとえば内側に嵌合する固定体２３などから構成され、回転体２２の下端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の嵌合部分に動圧式すべり軸受、たとえばラジアル方向およ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。
【００３０】
固定体２３の上下両端は真空外囲器１３に固定され、その内部に上下に貫通する貫通孔２３ａが設けられている。貫通孔２３ａの部分に第３冷却路Ｃ３が形成され、第３冷却路Ｃ３の一部に循環ポンプＰが配置されている。循環ポンプＰは、ハウジング１０内に満たされた絶縁油を、たとえば白ぬき矢印Ｙ１で示すように、第３冷却路Ｃ３を含めてハウジング１０内で強制的に移動させ循環させる。
【００３１】
真空外囲器１３の外側たとえばロータ２４を囲む位置に誘導電磁界を発生するステータ２６が配置されている。また、ハウジング１０のたとえば外にクーラー装置２７が設けられている。クーラー装置２７は循環ポンプ２７ａおよび熱交換器２７ｂなどから構成されている。
【００３２】
そして、クーラー装置２７と導入路Ｃ２１間および導出路Ｃ２２と導入口Ｃ１１間、導出口Ｃ１２とクーラー装置２７間が、それぞれ配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で連結され、冷却路Ｃ１、Ｃ２を含めた循環冷却路が形成されている。循環冷却路内には、ハウジング１０内を循環する絶縁油よりも熱伝達効率のよい冷却媒体たとえば水分を含んだ不凍液が満たされている。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、ハウジング１０内に設けられる。
【００３３】
クーラー装置２７の循環ポンプ２７ａは、黒色矢印Ｙ２で示すように、不凍液を循環冷却路２７内に循環させる。熱交換器２７ｂは不凍液の熱を放出する。
【００３４】
ハウジング１０とクーラー装置２７間の循環冷却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装置２７との接続部Ｔ３、Ｔ４は、ハウジング１０側およびクーラー装置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とクーラー装置２７を分離でき、クーラー装置２７などの据え付け作業や保守作業が容易になる。
【００３５】
上記した構成において、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。
【００３６】
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が入射し温度が上昇する。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。それぞれの熱は、循環冷却路２７内を循環する不凍液やハウジング１０内を循環する絶縁油に伝達し、外部に放熱される。
【００３７】
上記した構成によれば、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、冷却路Ｃ２や冷却路Ｃ１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１３１ａ裏側の冷却路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、絶縁油は冷却路Ｃ１の壁部１４外面に接触しながら全体が移動するため、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Ｘ線用出力窓１３ａ周辺は絶縁油が流れるため、電気絶縁性の低下や出力窓の腐食なども防止される。
【００３８】
次に、本発明の他の実施形態について図２を参照して説明する。図２は陽極接地の場合で、図１に対応する部分には同じ符号を付し重複する説明は一部省略する。
【００３９】
この実施形態の場合、固定体２３の貫通孔２３ａの図示上端、たとえば陰極１６側に不凍液の導入口Ｃ３１が設けられ、図示下端に導出口Ｃ３２が設けられる。そして、クーラー装置２７と導入口Ｃ３１間および導出口Ｃ３２と導入口Ｃ１１間、導出口Ｃ１２とクーラー装置２７間が配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で連結され、矢印Ｙ２で示すように、不凍液の流れる循環冷却路が２つの冷却路Ｃ１、Ｃ３を含めて形成される。
【００４０】
また、少なくとも一部がハウジング１０の外を通る絶縁油用通路３１が設けられ、矢印Ｙ１で示すように、ハウジング１０の図示下端から絶縁油用通路３１へ、また絶縁油用通路３１からハウジング１０の図示上端へと絶縁油が流れる絶縁油用の循環路が形成される。また、ハウジング１０内の絶縁油用通路３１の延長部分に循環ポンプＰが配置されている。循環ポンプＰは絶縁油を循環路内で強制的に移動させ循環させる。
【００４１】
次に、本発明の他の実施形態について図３を参照して説明する。図３は陽極接地の場合で、図１および図２に対応する部分には同じ符号を付し重複する説明は一部省略する。
【００４２】
この実施形態の場合、真空外囲器１３内側に位置する固定体２３の貫通孔２３ａはたとえばその図示下端が閉じられている。貫通孔２３ａ内部は隔壁で仕切られ、冷却路Ｃ３を流れる不凍液は上下に往復する構造になっている。たとえば、冷却路Ｃ３の導入口Ｃ３１および導出口Ｃ３２は、その両方が固定体２３の図示上端に設けられている。
【００４３】
上記の構成で、クーラー装置２７と導入路Ｃ２１間および導出路Ｃ２２と導入口Ｃ１１間、導出口Ｃ１２と導入口Ｃ３１間、導出口Ｃ３２とクーラー装置２７間がそれぞれ配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４で連結され、矢印Ｙ２で示すように、冷却路Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を含めて不凍液用の循環冷却路が形成されている。この場合も、配管Ｐ２、Ｐ３は、図１で説明したと同様、いずれもハウジング１０内に設けられる。また、絶縁油は、矢印Ｙ１で示すように流れ、図２の場合と流れる向きが逆になっている。
【００４４】
次に、本発明の他の実施形態について図４を参照して説明する。図４は陽極接地の場合で、図１〜図３に対応する部分には同じ符号を付し重複する説明は一部省略する。
【００４５】
この実施形態の場合、クーラー装置２７と導入口Ｃ３１間、導出口Ｃ３２とクーラー装置２７がそれぞれ配管Ｐ１、Ｐ２で連結され、冷却路Ｃ３を含めた不凍液の循環冷却路が形成されている。この場合、ハウジング１０内に位置する配管Ｐ１の一部にたとえばらせん状部分Ｒが形成され、らせん状部分Ｒの近傍たとえばその内側および外側を絶縁油が流れる。また、絶縁油を循環させる循環ポンプＰはハウジング１０外の絶縁油用通路３１部分に配置されている。
【００４６】
上記した構成の場合、不凍液と絶縁油との熱交換は、たとえばらせん状部分Ｒの配管を構成する管壁の表面で行われる。
【００４７】
次に、本発明の他の実施形態について図５を参照して説明する。図５は中性点接地の場合で、陽極部分にプラス電位が加えられ、陰極部分マイナス電位が加えられる。なお、図１〜図４に対応する部分には同じ符号を付し重複する説明は一部省略する。
【００４８】
この実施形態の場合、固定体２３の図示上端は支持部材５１に固定され、支持部材５１が真空外囲器１３に固定されている。固定体２３の下端部分は真空外囲器１３の一部に固定されている。そして、固定体２３の貫通孔２３ａ内側に冷却路Ｃ３を形成する電気絶縁性の筒状セラミック部材５２が接合されている。
【００４９】
セラミック部材５２はたとえばその図示上端が閉じられ、また、その内部が隔壁によって２分され、冷却路Ｃ３は、セラミック部材５２内部を不凍液が上下に往復する構造になっている。冷却路Ｃ３の導入口Ｃ３１および導出口Ｃ３２はセラミック部材５２下端に設けられている。
【００５０】
この場合、セラミック部材５２は、たとえば肉厚が６ｍｍ程度の筒状窒化珪素あるいは熱伝導性の良好なセラミックス等が用いられ、銅等の熱伝導性の良好な中間材を用いて固定体２３の貫通孔２３ａ内面に接合される。窒化珪素は良好な熱伝達特性をもち、固定体２３の熱はセラミック部材５２を経て冷却路Ｃ３を流れる不凍液に効率的に伝達される。
【００５１】
上記の構成で、クーラー装置２７と導入口Ｃ３１間および導出口Ｃ３２と導入口Ｃ１１間、導出口Ｃ１２とクーラー装置２７間がそれぞれ配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で連結され、冷却路Ｃ１、Ｃ３を含む不凍液用の循環冷却路が形成される。
【００５２】
上記した構成の場合、中性点接地のため、固定体２３は接地電位に対して所定のプラス電位に設定される。しかし、固定体２３の不凍液が流れる側に絶縁性セラミック部材５２が設けられ、固定体２３と不凍液が直接接触しない構造になっている。そのため電気絶縁性能の低下という問題は生じない。
【００５３】
本発明の他の実施形態について、陽極接地の場合を例にとり図６を参照して説明する。
【００５４】
ハウジング８０内部に回転陽極型Ｘ線管８１が収納され、またハウジング８０と回転陽極型Ｘ線管８１の隙間に冷却媒体たとえば絶縁油が収納されている。
【００５５】
回転陽極型Ｘ線管８１は真空外囲器８２などから構成され、真空外囲器８２の一部にＸ線用出力窓８２ａが設けられている。真空外囲器８２は、たとえば径が大きい径大部８２１および径大部８２１よりも径が小さい径小部８２２、二重円筒の筒状部８２３、円筒状の陰極収納部８２４などから構成されている。径大部８２１および径小部８２２、筒状部８２３は管軸を中心にして設けられ、陰極収納部８２４は管軸からずれている。
【００５６】
径大部８２１に陽極ターゲット８３が配置され、陰極収納部８２４に陰極８４が配置されている。陰極８４を囲む真空外囲器８２の壁部に反跳電子捕捉トラップ８５が設けられている。反跳電子捕捉トラップ８５は、陰極８４から放出され陽極ターゲット８３で反射した電子を捕捉する。反跳電子捕捉トラップ８５内部に陰極８４を囲んで、たとえば環状の第２冷却路Ｃ２が形成されている。冷却路Ｃ２には導入路Ｃ２１および導出路Ｃ２２が設けられている。
【００５７】
陰極８４は陰極支持構体８６に支持され、陰極支持構体８６は陰極収納部８２４の内側に固定されている。陽極ターゲット８３は継手部８７を介して回転支持機構８８に連結され、回転支持機構８８によって回転可能に支持されている。
【００５８】
回転支持機構８８は、継手部８７と連結する回転体８９およびこの回転体８９内側に嵌合する固定体９０などから構成され、回転体８９の下端筒状部の外周面に筒状ロータ９１が接合されている。回転体８９と固定体９０の嵌合部分に動圧式すべり軸受、たとえばラジアル方向およ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。
【００５９】
固定体９０の上下両端は真空外囲器８２に固定され、その内部に上下に貫通する貫通孔９０ａが設けられている。貫通孔９０ａ部分に第３冷却路Ｃ３が形成されている。第３冷却路Ｃ３のたとえば下端は、その少なくとも一部がハウジング８０の外に位置する絶縁油用通路１００に連結している。絶縁油用通路１００は、ハウジング８０の図示底部を貫通してハウジング８０外に延長し、その貫通部分から離れたハウジング８０底部の他の開口に連結している。ハウジング８０外の絶縁油用通路１００部分に循環ポンプＰが配置されている。
【００６０】
循環ポンプＰは、ハウジング８０内および絶縁油用通路１００、冷却路Ｃ３に満たされた絶縁油を、白ぬき矢印Ｙ１で示すように、循環ポンプＰから絶縁油用通路１００を経て冷却路Ｃ３へ、冷却路Ｃ３からハウジング８０内へ、さらにハウジング８０底部の開口から絶縁油用通路１００を経て循環ポンプＰへと、強制的に移動させ循環させる。
【００６１】
また、ハウジング８０外に位置する絶縁油用通路１００の周囲に冷却フィンＦが設けられ、冷却フィンＦを設けた絶縁油用通路１００部分を収納する形で熱交換装置９２が設けられている。熱交換装置９２はたとえばハウジング８０の外壁に一体に構成されている。
【００６２】
真空外囲器８２の外側たとえばロータ９１を囲む位置に、誘導電磁界を発生するステータ９３が配置されている。また、ハウジング８０外にクーラー装置９４が設けられている。
【００６３】
クーラー装置９４は循環ポンプ９４ａおよび熱交換器９４ｂなどから構成されている。そして、反跳電子捕捉トラップ８５内部に設けられた第２冷却路Ｃ２の導出路Ｃ２２とクーラー装置９４間およびクーラー装置９４と熱交換装置９２間、熱交換装置９２と冷却路Ｃ２の導入路Ｃ２１間が、それぞれ配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で連結され、冷却路Ｃ２を含めた循環冷却路９５が形成されている。循環冷却路９５内には、ハウジング８０内に収納された絶縁油よりも熱伝達効率の高い冷却媒体たとえば水分を含んだ不凍液が満たされている。
【００６４】
不凍液は、循環ポンプ９４ａによって、黒色矢印Ｙ２に示すように、循環冷却路９５内を循環する。このとき、不凍液は熱交換器９４ｂで冷却され、その後、熱交換装置９２内において、絶縁油用通路１００周辺を移動し、絶縁油と熱交換を行い絶縁油を冷却する。
【００６５】
循環冷却路９５の配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３はホースなどで構成され、たとえばハウジング８０との接続部Ｔ１や熱交換装置９２との接続部Ｔ２は、ジョイントなどで連結し、着脱可能に構成されている。したがって、ハウジング８０およびクーラー装置９４は分離でき、クーラー装置９４などの据え付け作業や保守作業が容易になる。
【００６６】
上記した構成において、ステータ９３が発生する誘導電磁界によって回転体８９が回転し、陽極ターゲット８３が回転する。この状態で、陰極８４から陽極ターゲット８３に電子ビームｅが照射され、陽極ターゲット８３からＸ線が放出される。Ｘ線はＸ線用出力窓８２ａを通して外部に取り出される。このとき、陽極ターゲット８３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８５で捕捉される。
【００６７】
回転陽極型Ｘ線管８１が動作状態に入ると、陽極ターゲット８３や反跳電子捕捉トラップ８５、ステータ９３の温度が上昇する。これらの熱の伝達によって真空外囲器８２の温度も上昇する。それぞれの熱は、循環冷却路９５内を循環する不凍液やハウジング８０内を循環する絶縁油に伝達し、外部に放熱される。
【００６８】
上記した構成によれば、温度上昇の高い部分たとえば反跳電子捕捉トラップ８５部分の熱は冷却路Ｃ２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。同時に、真空外囲器８２の熱は絶縁油によって放出される。
【００６９】
このとき、熱交換装置９２において、絶縁油と不凍液との間で熱交換が行われ、絶縁油による熱の放熱特性が向上する。また、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９３周囲やＸ線用出力窓８２ａ周辺は絶縁油が流れるため、電気絶縁性の低下や出力窓の腐食などが防止される。また、熱交換装置９２は、クーラー装置９４から見て、不凍液による冷却対象たとえば第２冷却路Ｃ２よりも上流に位置している。この場合、クーラー装置９４で冷却された不凍液がそのままクーラー装置９４に送られ、絶縁油との間で効率的な熱交換が行われる。
【００７０】
本発明の他の実施形態について、中性点接地の場合を例にとり図７を参照して説明する。図７は、図６に対応する部分に同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。
【００７１】
この実施形態の場合、真空外囲器８２の径小部８２２内側に陽極支持部１０１が固定され、その陽極支持部１０１に固定体９０上端が支持されている。また、固定体９０の貫通孔９０ａ内側に、冷却路Ｃ３を構成するパイプ１０２が接合されている。パイプ１０２内部の空間は陽極支持部１０１側が閉じ、隔壁１０３によってほぼ全長にわたり２分されている。パイプ１０２は、たとえばハウジング８０の外側まで伸び、隔壁１０３下端の図示左側に導入口Ｃ３１が設けられ、図示右側に導出口Ｃ３２が設けられている。この場合、不凍液は導入口Ｃ３１からパイプ１０２内を上昇し、その後、上端で図示右側に移り、パイプ１０２内を下降し、導出口Ｃ３２からクーラー装置９４へと移動する。パイプ１０２は絶縁性セラミクス、たとえば肉厚が６ｍｍ程度の窒化アルミニウムが用いられる。
【００７２】
また、絶縁油用通路１００は、陰極８４側に位置するハウジング８０上端とハウジング８０底面との間に設けられている。
【００７３】
この実施形態の場合も、図６の実施形態と同様の効果が得られる。
【００７４】
本発明の他の実施形態について、陽極接地の場合を例にとり図８を参照して説明する。図８は、図６に対応する部分に同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。
【００７５】
この実施形態の場合、熱交換装置９２がクーラー装置９４内に設けられている。また、絶縁油用通路１００部分に循環ポンプＰが設けられ、絶縁油用通路１００は冷却路Ｃ３に連結している。循環ポンプＰから送り出された絶縁油は、白抜き矢印Ｙ１で示すように、ハウジング８０の上壁部分を貫通し、その後、冷却路Ｃ３を下降し、冷却路Ｃ３下端からハウジング８０内へと移動する。
【００７６】
絶縁油用通路１００とハウジング８０との連結部分Ｔ１、Ｔ２はジョイントで連結され、絶縁油用通路１００およびハウジング８０は分離できる構造になっている。熱交換装置９２とハウジング８０間を結ぶ配管Ｐ１、Ｐ２とハウジング８０との連結部分Ｔ３、Ｔ４もジョイントで連結され、クーラー装置９４およびハウジング８０は分離できる構造になっている。
【００７７】
この実施形態の場合も、図６や図７の実施形態と同様の効果が得られる。
【００７８】
本発明の他の実施形態について、中性点接地の場合を例にとり図９を参照して説明する。図９は、図７に対応する部分には同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。
【００７９】
この実施形態の場合、図８と同様、熱交換装置９２がクーラー装置９４内に配置されている。また、絶縁油用通路１００は、熱交換装置９２を挟んで、ハウジング８０の陰極側上端部と、陰極から遠い側のハウジング８０下端部との間に設けられている。固定体９０内部を通る冷却路Ｃ３は、隔壁１０３の図示右側に導入口Ｃ３１が設けられ、図示左側に導出口Ｃ３２が設けられている。この場合、不凍液は導入口Ｃ３１から冷却路Ｃ３に入り、導出口Ｃ３２からクーラー装置９４に戻る。
【００８０】
また、絶縁油や不凍液が流れる通路とハウジング８０との連結部分Ｔ１〜Ｔ４はジョイントで連結され、熱交換装置９２およびクーラー装置９４はハウジング８０と分離できる構造になっている。
【００８１】
この実施形態の場合も、図６や図７の実施形態と同様の効果が得られる。
【００８２】
本発明の他の実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は、図７に対応する部分に同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。
【００８３】
この実施形態の場合、ハウジング８０外の絶縁油用通路１００部分に循環ポンプＰが配置されている。循環ポンプＰは、絶縁油の流入側Ｐ１１に接続された配管Ｐａが、熱交換器を通さずにハウジング８０の陰極８４側上端部に直接連結されている。また、流出側Ｐ１２に接続された配管Ｐｂも、熱交換器を通さずに固定体９０内部の冷却路Ｃ３の導入口Ｃ３１に直接連結されている。
【００８４】
この場合、循環ポンプＰによって強制的に流動する絶縁油は、白ぬき矢印Ｙ１に示すように、固定体９０内部の冷却路Ｃ３を上昇し、その後、冷却路Ｃ３を下降する。その後、導出口Ｃ３２から真空容器８２外へと移動し、ステータ９３周辺を流れ、ハウジング８０の上端部を経て循環ポンプＰへと戻る。
【００８５】
上記の構成によれば、絶縁油が固定体９０内部を移動し、さらにステータ９３周辺を移動する。したがって、固定体９０やステータ９３の熱が効率的に放出される。また、熱交換器を必要としない構造になっているため、回転音の無騒音化や回転機構の長寿命化を目的に、動圧式すべり軸受を採用した小形Ｘ線管を用いる小型診断装置などに有効である。
【００８６】
本発明の他の実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は、図１０に対応する部分に同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。
【００８７】
この実施形態の場合、固定体９０内部の貫通孔９０ａが陰極８４から遠い側の図示下端が閉じられ、また、貫通孔９０ａは隔壁１１１によって図示左右に２分されている。また、絶縁油を移動させる循環ポンプＰは、絶縁油用通路１００のハウジング８０内への延長部分に配置されている。
【００８８】
循環ポンプＰの絶縁油の流入側Ｐ１１に接続された配管Ｐａは、熱交換器を通さずにハウジング８０の陰極８４から遠い側の下端部に直接連結されている。また、流出側Ｐ１２に接続された配管Ｐｂは、熱交換器を通さずに固定体９０内部の冷却路Ｃ３の導入口Ｃ３１に直接連結されている。
【００８９】
この場合、循環ポンプＰによって送り出された絶縁油は、白ぬき矢印Ｙ１に示すように、冷却路Ｃ３の導入口Ｃ３１から冷却路Ｃ３を下降し、その下端から図示左側に移動して上昇し、真空外囲器８２外へと移動する。その後、ステータ９３周辺を通り、ハウジング８０の下端部から循環ポンプＰに戻る。
【００９０】
この実施形態の場合も、図１０の実施形態と同様の効果が得られる。
【００９１】
本発明の他の実施形態について図１２を参照して説明する。図１２は、図１０に対応する部分に同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。
【００９２】
この実施形態の場合、固定体９０内部の貫通孔９０ａ部分に冷却路Ｃ３が形成され、その冷却路Ｃ３内に循環ポンプＰが配置されている。
【００９３】
この場合、循環ポンプＰから送り出された絶縁油は冷却路Ｃ３を上昇し、真空外囲器８２外へと移動する。その後、真空外囲器８２の径大部８２１の近傍およびステータ９３周辺を通り、循環ポンプＰへと戻る。
【００９４】
この実施形態の場合も、図１０の実施形態と同様の効果が得られる。
【００９５】
上記の図１０〜１２の実施形態は、絶縁油が固定体内部を流れる構造になっている。しかし、固定体内部に冷却路を設けず、循環ポンプから送り出された絶縁油を単にハウジング内で循環させる構造とし、絶縁油をステータに吹き付ける構造にすることもできる。
【００９６】
上記の各実施形態は、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、これよりも熱伝達効率の高い第２冷却媒体として不凍液を利用している。しかし、第１冷却媒体と第２冷却媒体は絶縁油と不凍液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。
【００９７】
たとえば第１冷却媒体としてＪＩＳＣ２３２０：１９９９で規定される絶縁油Ａの１種（鉱油）または７種（鉱油＋分岐鎖形アルキルベンゼン）を用い、第２冷却媒体として同規定の絶縁油Ａの２種３号（直鎖形アルキルベンゼン）または５種１号（アルキルジフェニルアルカン）を用いることもできる。
【００９８】
また、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、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、超高速回転を行う場合にはコイルの発熱が高くなる場合があり、上記の実施形態と同様の効果が得られる。
【００９９】
また、ハウジングの一部に空盆構造を設け、絶縁油の温度変化による膨張や収縮を吸収している。しかし、不凍液が流れる循環冷却路の一部に空盆構造を設け、不凍液の膨張や収縮を吸収する構造にすることもできる。
【０１００】
上記した構成によれば、温度上昇の高い部分を熱伝達効率の高い冷却媒体たとえば不凍液で冷却している。これにより良好な熱放出性能が実現される。また、熱伝達効率の低い冷却媒体たとえば絶縁油を強制的に循環させ、熱伝達効率の高い冷却媒体と熱交換させている。このため、絶縁油による熱放出特性も向上する。その結果、熱の放出特性が向上した回転陽極型Ｘ線管装置が得られる。
【０１０１】
【発明の効果】
本発明によれば、熱の放出特性を向上させた回転陽極型Ｘ線管装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための概略構造図である。
【図２】本発明の他の実施形態を説明するための概略構造図である。
【図３】本発明の他の実施形態を説明するための概略構造図である。
【図４】本発明の他の実施形態を説明するための概略構造図である。
【図５】本発明の他の実施形態を説明するための概略構造図である。
【図６】本発明の他の実施形態を説明するための概略構造図である。
【図７】本発明の他の実施形態を説明するための概略構造図である。
【図８】本発明の他の実施形態を説明するための概略構造図である。
【図９】本発明の他の実施形態を説明するための概略構造図である。
【図１０】本発明の他の実施形態を説明するための概略構造図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を説明するための概略構造図である。
【図１２】本発明の他の実施形態を説明するための概略構造図である。
【図１３】従来例を説明するための概略構造図である。
【符号の説明】
１０…ハウジング
１１…回転陽極型Ｘ線管
１２…空盆構造
１３…真空外囲器
１４…壁部
１５…陽極ターゲット
１６…陰極
１７…反跳電子捕捉トラップ
１８…陰極支持構体
１９…継手部
２０…回転支持機構
２２…回転体
２３…固定体
２４…ロータ
２６…ステータ
２７…クーラー装置
２７ａ…循環ポンプ
２７ｂ…熱交換器
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…冷却路
Ｐ…循環ポンプ
【図１】
2004103568.tif 000003
【図２】
2004103568.tif 000004
【図３】
2004103568.tif 000005
【図４】
2004103568.tif 000006
【図５】
2004103568.tif 000007
【図６】
2004103568.tif 000008
【図７】
2004103568.tif 000009
【図８】
2004103568.tif 000010
【図９】
2004103568.tif 000011
【図１０】
2004103568.tif 000012
【図１１】
2004103568.tif 000013
【図１２】
2004103568.tif 000014
【図１３】
2004103568.tif 000015