(57)【要約】【課題】容積を短時間で測定できる容積測定方法およびその装置を提供する。【解決手段】容積を測定する容積測定空間41に気体を供給する。容積測定空間41に気体の供給を開始してから容積測定空間41内の圧力が所定の規定圧力に上昇するまでの時間を計時する。計時された時間から容積測定空間41の容積を求める。【選択図】図１
2016205888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容積を測定する容積測定空間に気体を供給し、
前記容積測定空間に気体の供給を開始してから前記容積測定空間内の圧力が所定の規定圧力に上昇するまでの時間を計時する
ことを特徴とする容積測定方法。
【請求項２】
計時された時間から前記容積測定空間の容積を求める
ことを特徴とする請求項１記載の容積測定方法。
【請求項３】
前記容積測定空間は、Ｘ線管を収容する容器に封入された絶縁油の温度による体積変化を吸収する空盆構造の空盆室である
ことを特徴とする請求項１または２記載の容積測定方法。
【請求項４】
容積を測定する容積測定空間に気体を供給する気体供給部と、
前記容積測定空間の圧力を測定する圧力測定部と、
前記気体供給部によって前記容積測定空間に気体の供給を開始してから前記圧力測定部で測定される圧力が所定の規定圧力に達するまでの時間を計時する計時部と
を具備することを特徴とする容積測定装置。
【請求項５】
前記計時部によって計時された時間から前記容積測定空間の容積を求める演算部を具備する
ことを特徴とする請求項４記載の容積測定装置。
【請求項６】
前記容積測定空間は、Ｘ線管を収容する容器に封入された絶縁油の温度による体積変化を吸収する空盆構造の空盆室である
ことを特徴とする請求項４または５記載の容積測定装置。
【請求項７】
前記気体供給部は、
前記容積測定空間に接続されて気体を供給する気体供給路と、
この気体供給路を開閉する電磁弁と、
前記気体供給路によって供給する気体の圧力を一定に保つ圧力調整器と、
前記気体供給路によって供給する気体の流量を制限する流量制限器と、
前記容積測定空間に気体を供給開始するときから前記圧力測定部で測定される圧力が所定の規定圧力に達するまでの間、前記電磁弁を開放制御する制御部と
を備えることを特徴とする請求項４ないし６いずれか一記載の容積測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、容積を測定する容積測定方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＸ線管は、Ｘ線管の陽極陰極間にかける高電圧の電気的絶縁、およびＸ線管の作動時に発生する熱の冷却を目的に、Ｘ線管を組み込んだ容器内に絶縁油が封入されている。
【０００３】
この絶縁油は、Ｘ線管が作動した際に、Ｘ線管からの熱を受けて温度が上昇し、体積が膨張するため、容器の内部圧力が増加し、密閉された容器が破損する虞がある。そこで、容器には、温度による絶縁油の体積変化を吸収するために空盆が設けられている。空盆は、絶縁油が流通する絶縁油室と大気開放される空盆室（大気室）とを隔てるベローズを有する構造となっている。さらに、空盆には、容器内の絶縁油が熱膨張してベローズがそれ以上膨張できない膨張限界に達したときに作動する検出スイッチが配設されている。
【０００４】
一般的に、絶縁油の温度はＸ線管の定格仕様内の発熱量や絶縁油の引火温度を考慮して決められた所定の規定温度までを限界とし、その規定温度になるまでベローズの膨張ができる油量の絶縁油が容器に封入されている。
【０００５】
そのため、ベローズが膨張する空盆室の容積が規定より少なければ、ベローズは絶縁油が規定温度より低い温度で膨張限界となり、検出スイッチの作動でＸ線管装置を用いたＸ線照射システムを停止させてしまう。また、空盆室の容積が規定より大きければ、ベローズは絶縁油が規定温度に達しても膨張限界以下であり、さらに高い温度になるまでＸ線管を作動できてしまい、その結果、絶縁油の温度が規定温度よりも高い温度まで上昇させてしまう虞がある。
【０００６】
そして、Ｘ線管装置の製造工程では、空盆室の容積を管理するために、空盆室が規定の容積にあるかどうかの検査を行っている。容積の検査では、Ｘ線管装置を恒温槽中に入れて加熱し、容器内の絶縁油が熱膨張してベローズが膨張限界に達したときの温度から容積を判断しており、温度が規定より低ければ容積が規定より小さく、温度が規定より高ければ容積が規定より大きいことになる。また、検査後には、Ｘ線管装置を自然放熱によって常温に戻している。そのため、このような容積の検査には、絶縁油の加熱、冷却を伴い、数時間という長い時間を要してしまう。
【０００７】
したがって、容積を短時間で測定できるようにすることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１７９０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、容積を短時間で測定できる容積測定方法およびその装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本実施形態の容積測定方法は、容積を測定する容積測定空間に気体を供給し、容積測定空間に気体の供給を開始してから容積測定空間内の圧力が所定の規定圧力に上昇するまでの時間を計時する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態を示す容積測定装置の構成図である。
【図２】同上容積測定装置によって測定する容積測定空間の圧力と時間との関係を示すグラフである。
【図３】比較例の容積測定装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１に、容積を測定する対象物としてＸ線管装置10を示す。
【００１４】
Ｘ線管装置10は、回転陽極形のＸ線管11、このＸ線管11の陽極を回転させるコイル12、これらＸ線管11およびコイル12を収容する容器（ハウベ）13、およびＸ線管11の陽極陰極間にかける高電圧の電気的絶縁とＸ線管11の作動時に発生する熱の冷却を目的として容器13内に封入された絶縁油14を備えている。
【００１５】
絶縁油14は、Ｘ線管11が作動した際に、Ｘ線管11からの熱を受けて温度が上昇し、体積が膨張するため、容器13の内部圧力が増加し、密閉された容器13が破損する虞がある。そこで、容器13には、温度による絶縁油14の体積変化を吸収するために空盆構造15が設けられている。
【００１６】
空盆構造15は、絶縁油14が流通する絶縁油室16と大気開放される空盆室（大気室）17とを隔てるベローズ（ゴム膜）18、このベローズ18の膨張、収縮に制限を与える絶縁油側隔壁19および大気側隔壁20を備えている。
【００１７】
絶縁油側隔壁19は、容器13内の絶縁油14が自由に流通する流通孔があり、絶縁油14の温度が低く体積が収縮した際、ベローズ18が容器13内へ向けて収縮しすぎるのを制限する。大気側隔壁20は、大気が流通する通気孔があり、絶縁油14の温度が高く体積が膨張した際、ベローズ18が容器13外へ向けて膨張しすぎるのを制限する。
【００１８】
空盆構造15には、容器13内の絶縁油14の熱膨張でベローズ18が大気側隔壁20まで膨張し、ベローズ18がそれ以上膨張できない膨張限界に達したときに、ベローズ18によって押されて作動する検出スイッチ21が配設されている。
【００１９】
一般的に、絶縁油14の温度はＸ線管11の定格仕様内の発熱量や絶縁油14の引火温度を考慮して決められた例えば８５℃前後の規定温度までを限界とし、その規定温度になるまでベローズ18の膨張ができる油量の絶縁油14が容器13に封入されている。
【００２０】
そして、容器13に絶縁油14を封入する絶縁油詰め装置では、そのときの絶縁油温度を測定しながら容器13に注油し、完成したＸ線管装置10は規定温度（８５℃前後）でベローズ18が膨張限界となって検出スイッチ21が作動するような状態とする。具体的には、ベローズ18と大気側隔壁20までの容積（ベローズ18の膨張可能余裕＝空盆室17の容積）を自動調整する。
【００２１】
しかし、絶縁油温度を測定する温度センサの故障や、作業工程の作業者の誤操作等で、空盆室17の容積が正しくなくなる可能性がある。
【００２２】
この場合、空盆室17の容積が規定より少なければ、ベローズ18は絶縁油14が規定より低い温度で膨張限界となり、検出スイッチ21の作動でＸ線管装置10を用いるＸ線照射システムを停止させてしまう。また、空盆室17の容積が規定より大きい場合は、ベローズ18は絶縁油14が規定温度に達しても膨張限界以下であり、さらに高い温度になるまでＸ線管11を作動できてしまい、その結果、絶縁油14の温度が規定温度よりも高い温度まで上昇させてしまう虞がある。
【００２３】
そこで、Ｘ線管装置10の製造工程では、空盆室17の容積を管理するために、空盆室17が規定の容積にあるかどうかの検査を行っている。
【００２４】
ここで、空盆室17が規定の容積にあるかどうかの検査を行う比較例の容積測定方法およびその装置を図３に示す。
【００２５】
容積の検査では、油封入の完了したＸ線管装置10を恒温槽30に入れて加熱し、容器13の温度上昇と検出スイッチ21の作動との関係を測定する。すなわち、Ｘ線管装置10を恒温槽30に入れて加熱し、恒温槽内温度センサ31と検出スイッチ21の動作状態信号32を記録計33で記録する。
【００２６】
容器13内の絶縁油14が熱膨張し、膨張限界に達すると、検出スイッチ21が作動するため、そのときの温度を記録計33から読み取り、規定温度（８５℃前後）になっていれば、良品と判断できる。
【００２７】
検出スイッチ21の作動時の温度が規定温度より低ければ、油詰め後の空盆室17の容積が規定の容積よりも小さく、また、検出スイッチ21の作動時の温度が規定温度より高ければ、空盆室17の容積が規定の容積よりも大きいことになる。
【００２８】
ところが、油封入終了後のＸ線管装置10は熱容量が大きく、加熱規定温度（８５℃以上）に加熱し、さらに試験後に常温に戻すまでの時間は数時間を要することになり、製造されたＸ線管装置10の全品の検査は困難となっている。したがって、予め決めた方法でのＸ線管装置10の抜き取り検査となっている。
【００２９】
それに対し、図１に示すように、本実施形態は、このような不都合を解決できる容積測定方法を用いた容積測定装置40を提供するものである。
【００３０】
容積測定装置40は、容積を測定する容積測定空間41である空盆室17に一定圧力かつ制限された流量の空気等の気体を供給する気体供給部42、空盆室17の圧力を測定する圧力測定部43、気体供給部42によって空盆室17に気体の供給を開始してから圧力測定部42で測定される圧力が所定の規定圧力に達するまでの時間を計時する計時部44、および計時部44によって計時された時間から空盆室17の容積を求める演算部45を備えている。
【００３１】
気体供給部42は、空盆室17に接続されて気体を供給する気体供給路47、この気体供給路47によって空盆室17に供給する気体の圧力を一定に保つ圧力調整器48、気体供給路47を開閉する電磁弁49、気体供給路47によって空盆室17に供給する気体の流量を制限する流量制限器50、および空盆室17に気体を供給開始するときから圧力測定部で測定される圧力が所定の規定圧力に達するまでの間、電磁弁49を開放制御する制御部51を備えている。
【００３２】
気体供給路47は、ホースであり、ホースの基端側がコンプレッサー等の気体供給源に接続され、ホースの先端側が大気側隔壁20の通気孔に着脱可能に接続される。
【００３３】
圧力測定部43は、流量制限器50の二次側（気体の供給方向の下流側）で気体供給路47の先端側に接続されている。圧力測定部43は、圧力計であり、設定された規定圧力を検出すると検出信号を出力するために切り換わる検出接点を備えている。
【００３４】
演算部45および制御部51は制御ユニット52の制御回路53が備えている。制御ユニット52の制御回路53は、圧力測定部43、計時部44および電磁弁49にそれぞれ電気的に接続されている。制御ユニット52の制御回路53には、測定の開始を指示する測定開始スイッチ54が設けられている。
【００３５】
そして、容積測定装置40によって容積測定を行うには、気体供給路47の先端をＸ線管装置10の大気側隔壁20の通気孔に接続し、制御ユニット52の測定開始スイッチ54を押す。
【００３６】
測定開始スイッチ54が押されると、制御ユニット52の制御回路53から電磁弁49に電磁弁作動信号を出力し、電磁弁49が開く。電磁弁49が開くと、気体供給源から供給される気体が圧力調整器48および流量制限器50によって一定圧力かつ制限された流量の気体となって、すなわち単位時間当たりの空気流量が制限された状態で、気体供給路47から空盆室17に供給される。これにより、空盆室17の圧力が大気圧から徐々に上昇する。空盆室17内の圧力は圧力測定部43によって常に測定されている。
【００３７】
空盆室17の圧力が圧力測定部43に設定された規定圧力に到達すると、圧力測定部43から制御回路53に検出信号を出力する。制御回路53は、圧力測定部43から検出信号を入力すると、電磁弁作動信号の出力を停止して電磁弁49を閉じ、空盆室17への気体の供給を停止させる。
【００３８】
制御回路53は、電磁弁作動信号の出力中において、計時作動信号を計時部44に出力し、計時部44を計時動作させる。制御回路53は、圧力測定部43から検出信号を入力すると、計時動作信号の出力を停止し、計時部44による計時動作を停止させる。
【００３９】
計時部44は、気体供給部42によって空盆室17に気体の供給を開始してから圧力測定部42で測定される圧力が所定の規定圧力に達するまでの時間を計時する。計時部44は、計時した時間を表示し、制御回路53に計時した時間を出力する。
【００４０】
図２には、測定時における時間毎の空盆室17の圧力変化を示している。空盆室17の圧力は、供給される気体の流量が流量制限器50で制限されているため、上昇に時間がかかる。上昇カーブａのように、空盆室17の容積が小さいほど、規定圧力に到達する時間t1が短く、また、上昇カーブｂのように、空盆室17の容積が大きいほど、規定圧力に到達する時間t2は長くなる。なお、上昇カーブａ，ｂに連続する破線は、規定圧力に到達した後も電磁弁49を開いた状態を維持した場合の圧力変化を示し、圧力調整器48で調整された圧力に達する。
【００４１】
このような作用は、電気回路で説明するところのコンデンサへの充電回路と相似と考えられる。
【００４２】
空盆室17の容積Ｖｂ[cc]                ⇒コンデンサの容量Ｃ[μF]
圧力調整器48の出力圧力Ｐ[Pa]          ⇒コンデンサの充電電源電圧Ｖ[Ｖ]
流量制限器50のコンダクタンスＳ[cc/sec]⇒充電抵抗Ｒ[Ω]の逆数
空盆内の圧力Ｐｂ[Pa]                  ⇒コンデンサの端子電圧Ｖｃ[Ｖ]
そして、コンデンサの端子電圧は以下の公式が知られている。
【００４３】
Ｖｃ＝Ｖ（１−ε-ｔ/CR）
ε：自然対数の底＝２．７１８２
ｔ：コンデンサの端子電圧の上昇時間
（ｔ／ＣＲ）＝１とすると、Ｖｃ＝０．６３Ｖ
ｔ＝ＣＲ（Ｃ＝ｔ/Ｒ）のとき、ＶｃはＶの６３％の電圧となる。 
【００４４】
つまり、この式を本実施形態の空盆室17の圧力に当てはめると、
Ｐｂ＝Ｐ（１−ε-ｔS/Vb）
ε：自然対数の底＝２．７１８２
ｔ：空盆室17の圧力上昇時間
（ｔＳ／Ｖｂ）＝１とすると、Ｐｂ＝０．６３Ｐ
ｔ＝Ｖｂ/Ｓ（Ｖｂ＝ｔＳ）のとき、ＰｂはＰの６３％の圧力となる。
【００４５】
実際には、コンダクタンスＳは、流量制限器50の制限値以外に、気体供給路47のコンダクタンスも含み、また、空盆室17の容積Ｖｂも、空盆室17の容積以外に、気体供給路47の容積も含む。
【００４６】
しかし、気体供給路47のコンダクタンスや容積は固定値であり、測定誤差としては一定の値となる。
【００４７】
つまり、流量制限器50のコンダクタンスＳが一定であれば、空盆室17の圧力上昇時間ｔは空盆室17の容積Ｖｂに正比例する。さらに、圧力調整器48の出力圧力Ｐを一定にすれば、空盆室17の圧力がある固定値に到達するまでの時間も空盆室17の容積Ｖｂに正比例する。
【００４８】
そのため、各種条件で事前校正しておけば、演算部45によって圧力上昇時間[sec]から容積[cc]を求めることができる。
【００４９】
その結果を得るために要する時間は、流量制限器50のコンダクタンスを２．０[cc/sec]、空盆室17の容積を１３０[cc]とした場合、測定時間ｔ＝１３０／２．０＝６５[sec]程度で測定可能となる。
【００５０】
この容積測定装置40による容積測定動作は、Ｘ線管装置10が室温にある状態で行うことができる。この場合、室温のばらつきによる影響が懸念されるが、Ｘ線管装置10の温度を検出し、検出した温度に応じて容積測定結果を演算部45によって補正することにより、室温のばらつきにも容易に対応することができる。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、空盆室17に外部から気体を供給し、空盆室17の気体圧力の上昇時間を測定することで、空盆室17の容積を短時間で測定することができる。
【００５２】
この結果、Ｘ線管装置10の製造全品の品質確認が可能となり、信頼性のある製造工程を実現できる。
【００５３】
なお、容積測定装置40は、Ｘ線管装置10の空盆室17の容積の測定に限らず、その他の容積測定空間の容積の測定にも応用することができる。
【００５４】
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。
【符号の説明】
【００５５】
11    Ｘ線管
13    容器
14    絶縁油
15    空盆構造
17    空盆室
40    容積測定装置
41    容積測定空間
42    気体供給部
43    圧力測定部
44    計時部
45    演算部
47    気体供給路
48    圧力調整器
49    電磁弁
50    流量制限器
51    制御部
【図１】
2016205888.tif 000003
【図２】
2016205888.tif 000004
【図３】
2016205888.tif 000005