(57)【要約】【課題】Ｘ線管の効率的な冷却を図ることができるＸ線管装置を提供する。【解決手段】Ｘ線管装置１は、陰極から放出された電子ビームが衝突してＸ線を発生する陽極部を有するＸ線管３と、Ｘ線管３を収納した管容器５と、前記Ｘ線管３の陽極部及び管容器５内へ冷媒を供給する冷媒供給路２９と、陽極部を冷却した後の高温冷媒を管容器５外に排出する高温冷媒排出路２５と、管容器５の内部を冷却した冷媒であって、高温冷媒よりも低温の冷媒を管容器５の外に排出する低温冷媒排出路３３と、高温冷媒排出路２５のみを接続して高温排出路の高温冷媒を冷却する主熱交換器２７とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極から放出された電子ビームが衝突してＸ線を発生する陽極部を有するＸ線管と、
前記Ｘ線管を収納した管容器と、
前記Ｘ線管の陽極部及び前記管容器内へ冷媒を供給する冷媒供給路と、
前記陽極部を冷却した後の高温冷媒を管容器外に排出する高温冷媒排出路と、
前記管容器内を冷却した冷媒であって、前記高温冷媒よりも低温の冷媒を管容器外に排出する低温冷媒排出路と、
前記高温冷媒排出路のみを接続して前記高温冷媒のみを冷却する主熱交換器と、を備えるＸ線管装置。
【請求項２】
前記主熱交換器で冷却した冷媒と前記低温冷媒排出路の冷媒とを合流する冷媒合流部を備え、冷媒合流部で合流した後の混合冷媒を前記冷媒供給路に供給する請求項１に記載のＸ線管装置。
【請求項３】
前記冷媒供給路は、冷媒を送出する主循環ポンプを備え、前記主循環ポンプは、前記主熱交換器の出口側に吸い込み口を有する請求項１又は２に記載のＸ線管装置。
【請求項４】
前記冷媒供給路は前記冷媒合流部の下流側に並列に設けた補助冷媒供給路と、前記補助冷媒供給路に設けた補助循環ポンプ及び補助熱交換器と、前記管容器の温度検出部と、補助循環ポンプの制御部とを備え、前記制御部は前記温度検出部が所定温度以上を検出した場合に、補助循環ポンプを駆動する請求項２に記載のＸ線管装置。
【請求項５】
前記高温冷媒排出路又は前記低温冷媒排出路は、流量調整弁を備え、前記冷媒混合部で混合する前記高温冷媒と前記低温冷媒の混合量を調整可能としてある請求項２〜４のいずれか一項に記載のＸ線管装置。
【請求項６】
前記管容器は、容器壁面に設けて容器内の圧力を調整する空盆を備え、前記低温冷媒排出路は前記高温排出路よりも前記空盆側で前記管容器に接続する接続口を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載のＸ線管装置。
【請求項７】
前記主熱交換器は、外周面を覆う断熱カバーを備える請求項１〜６のいずれか一項に記載のＸ線管装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線管装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、Ｘ線管を収納した管容器内に冷媒を循環させる冷媒循環回路に熱交換器を設け、熱交換器を冷凍サイクルで冷却する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１８５３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、冷媒循環回路は管容器内を循環してＸ線管を冷却するものであるか、部位により温度差があるＸ線管の効率的な冷却ができないという不都合があった。
【０００５】
本実施形態の目的は、Ｘ線管の効率的な冷却を図ることができるＸ線管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】
一実施形態に係るＸ線管装置は、陰極から放出された電子ビームが衝突してＸ線を発生する陽極部を有するＸ線管と、前記Ｘ線管を収納した管容器と、前記Ｘ線管の陽極部及び前記管容器内へ冷媒を供給する冷媒供給路と、前記陽極部を冷却した後の高温冷媒を管容器外に排出する高温冷媒排出路と、前記管容器内を冷却した冷媒であって、前記高温冷媒よりも低温の冷媒を管容器外に排出する低温冷媒排出路と、前記高温冷媒排出路のみを接続して前記高温冷媒のみを冷却する主熱交換器と、を備えるＸ線管装置である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、一実施形態に係るＸ線管装置の概略的構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
【０００９】
図１は、本実施形態に係るＸ線管装置１を概略的に示す回路図である。図１に示すように、Ｘ線管装置１は、Ｘ線管３と、Ｘ線管３を収納する管容器５と、冷却部７とを備えている。
【００１０】
Ｘ線管３は、伝動冷却方式の回転陽極型Ｘ線管であり、陰極から放出された電子ビームが衝突してＸ線を発生する陽極部（図示せず）に固定された陽極固定軸９を有し、陽極固定軸９の外周には、絶縁筒１１を介して陽極部を回転駆動するための回転磁界を発生するステータコイル１３及びステータインシュレータ１４が設けてある。
【００１１】
陽極固定軸９には、液体金属軸受面を介して陽極部の熱が伝導されており、内部に冷媒を導入して、陽極固定軸９を冷却する冷却通路１５が形成されている。冷却通路１５には、冷媒導入路（冷媒導入パイプ）１５ａが挿入してあり、冷媒導入路１５ａから導入された冷媒が冷却通路１５を通って陽極固定軸９を冷却する。尚、冷媒は絶縁油である。
【００１２】
また、陽極固定軸９の冷媒導入側には、主としてポリカーボン等の樹脂で成形された冷媒分流カバー１７が取り付けてある。この冷媒分流カバー１７内には冷媒導入路１５ａが挿入してあると共に冷却通路１５に連通する冷媒導出路１９が形成してある。また、冷媒分流カバー１７には、冷媒導入路１５ａから冷媒の一部を管容器５内に導入する分流路２１が形成されている。
【００１３】
管容器５内には内部にＸ線管３と共に冷媒（絶縁油）が充填されている。
【００１４】
Ｘ線管３の陰極側高電圧配線２０は陰極側高電圧ソケット２３に接続されており、陽極側高電圧配線２２は陽極側高電圧ソケット２４に接続されている。
【００１５】
また、管容器５は、気密構造であり、管容器５内に充填されている冷媒（絶縁油）の温度上昇による体積膨張で、管容器５内の圧力が上昇しようとするのを吸収するため、ニトリルブタジエンゴム等を主成分とする空盆２８が設けられている。この空盆２８は、大気導通穴２６を通じて気密シールを保持しながら、管容器５の内部が大気圧に等しくなるようにしている。
【００１６】
次に、冷却部７について説明する。
【００１７】
冷却部７は、陽極固定軸９の冷却通路１５に冷媒導出路１９を介して接続された高温冷媒排出路２５と、主熱交換器２７と、主熱交換器２７の出口側で高温冷媒排出路２５に接続された冷媒供給路２９と、制御部３０を備え、冷媒供給路２９は冷媒導入路１５ａに接続されている。そして、高温冷媒排出路２５と、冷媒供給路２９と、冷媒導入路１５ａ、冷却通路１５で冷媒の循環回路を構成している。
【００１８】
高温冷媒排出路２５は、管容器５の外に導出してあり、管容器５の外部に設けた主熱交換器２７に接続されており、高温冷媒は主熱交換器２７で熱交換されることで冷却される。
【００１９】
主熱交換器２７は、ブレージングプレート式熱交換器であり、熱交換媒体としては、冷却水又は冷却空気、ヒートポンプにより冷却された代替フロン、炭酸ガス等が使用されるが、この実施の形態では冷却水が用いられており、主熱交換器２７には冷却水配管３１が接続されている。冷却水又は冷却空気の温度は室温ものを使用することができる。また、主熱交換器２７は外周面が断熱カバー３４で覆われている。
【００２０】
一方、管容器５には、内部の冷媒を導出する低温冷媒排出路３３が接続されている。この管容器５内の冷媒温度は、陽極固定軸９から熱を受ける高温冷媒排出路２５を流れる冷媒よりも低い温度である。
【００２１】
低温冷媒排出路３３は、管容器５において、高温冷媒排出路２５よりも空盆２８側で、空盆２８の近傍で管容器５に接続されている。
【００２２】
高温冷媒排出路２５において、主熱交換器２７の出口側には、低温冷媒排出路３３に接続されて低温冷媒が合流する冷媒合流部３５が設けてあり、冷媒合流部３５は冷媒供給路２９に接続されている。この冷媒供給路２９には、主循環ポンプ３７が設けてあり、主循環ポンプ３７は、ブラシレスＤＣポンプであり、冷媒合流部３５の下流側に吸い込み口を設けている。
【００２３】
また、冷媒供給路２９には、並列に設けた補助冷媒供給路３９が接続してある。補助冷媒供給路３９には、補助循環ポンプ４１と、補助循環ポンプ４１の下流側に補助熱交換器４３が設けてある。補助熱交換器４３は、ブレージングプレート式熱交換器であり、熱交換媒体を供給する冷却配管４５が接続してあり、冷却配管４５から供給する熱交換媒体により補助熱交換器４３を冷却している。冷却配管４５から供給する熱交換媒体は、主熱交換機２７と同様に冷却水又は冷却空気である。
【００２４】
補助循環ポンプ４１も冷媒合流部３５側を吸い込み口にしている。また、補助循環ポンプ４１の吐出側で、補助冷媒供給路３９の出口側には、逆止弁４４が設けてあり、冷媒供給路２９から冷媒が補助冷媒供給路３９へ逆流するのを防止している。
【００２５】
低温冷媒排出路３３には冷媒合流部３５の上流側に流量調整弁４７が設けてあり、冷媒合流部３５で合流する低温冷媒の量を調整できるようにしてある。
【００２６】
尚、主循環ポンプ３７及び補助循環ポンプ４１は、各々電源４９に接続されている。
【００２７】
次に、制御部３０について説明する。
【００２８】
制御部３０は、管容器５の温度検出部５１と、ポンプ駆動制御部５３とを備え、ポンプ駆動制御部５３は、主循環ポンプ３７の駆動を制御すると共に温度検出部５１の検出信号に応じて補助循環ポンプ４１の駆動を制御している。
【００２９】
温度検出部５１は、サーモスタットであり、管容器５の温度が所定温度よりも高くなると入力され、ポンプ駆動制御部５３は、主循環ポンプ３７の駆動中に温度検出部５１の入力信号を受けると補助循環ポンプ４１を駆動し、管容器の温度が所定温度よりも低くなると切断信号を受け、補助循環ポンプ４１の駆動を停止する。
【００３０】
次に、一実施形態にかかるＸ線管装置１の作用及び効果について説明する。
【００３１】
一実施形態にかかるＸ線管装置１では、制御部３０から駆動信号を受けて主循環ポンプ３７が駆動する。これにより、冷媒供給路２９から冷媒導入路１５ａを通じて冷媒の一部は陽極固定軸９の冷却通路１５に供給され、冷媒の他部は分流路２１を介して管容器５内に供給される。
【００３２】
陽極部から熱が伝動してくる陽極固定軸９の冷却通路１５では、熱伝達面は２００℃近い高温となり、冷却後の冷媒温度は１００℃近くまで上昇し、高温冷媒となる。高温冷媒は、管容器５内の冷媒と分離したまま、冷媒導出路１９を介して高温冷媒排出路２５を通じて主熱交換器２７に流入され、冷却水と熱交換される。
【００３３】
主熱交換器２７の冷却水が室温（２５℃）とし、主熱交換器２７で熱交換される高温冷媒の温度が１００℃とした場合に、温度差ΔＴ＝７５℃となり、温度差が大きく取れるから、比較的小さな熱交換器で、且つ、管容器５内の冷媒の全体平均温度が低い場合でも、大きな冷却効率を得ることが可能となる。
【００３４】
また、主熱交換器２７では、その流入側の配管は、管容器５全体の平均温度が低くても、Ｘ線撮影後（Ｘ線管が作動後）、高温媒体との熱交換により早期に８０℃以上に上昇する可能性があるが、断熱カバー３４で覆われているので、作業者等が高温部に接触するのを防止できる。
【００３５】
高温冷媒排出路２５の冷媒は、主熱交換器２７で熱交換されて温度を下げた後、管容器５から低温冷媒排出路３３により導出された低温冷媒と冷媒合流部３５で合流して、冷媒供給路２９へ送られる。
【００３６】
また、管容器５から導出される低温冷媒の冷媒温度が、例えば４５℃以下の場合には、制御部３０のポンプ駆動制御部５３では、主循環ポンプ３７のみを駆動して冷媒合流部３５で合流した冷媒を冷媒供給路２９へ圧送する。
【００３７】
高温の冷媒を主循環ポンプ３７や補助循環ポンプ４１に吸い込ませるとポンプのサーマルプロテクションが動作したり、ポンプヘッドの軸受寿命を著しく縮めたりする可能性があるが、本実施の形態では、主循環ポンプ３７や補助循環ポンプ４１は、主熱交換器２７の出口側に配置されており、低温冷媒排出路３３を主熱交換器２７の出口側で合流し、主循環ポンプ３７や補助循環ポンプ４１の吸い込み側に接続しているから、これらのポンプ起動時に、冷媒の粘性と慣性力が原因でポンプ背圧側が負圧となりキャビテーションが発生して、ポンプ起動が著しく困難になって流量が低下するのを防止できる。
【００３８】
更に、主循環ポンプ３７や補助循環ポンプ４１が吸い込む冷媒温度の調整は、流量調整弁４７で合流する冷媒の割合を調整することによっても行っている。
【００３９】
低温冷媒排出路３３は、空盆２８の近傍にあるため、主循環ポンプ３７及び補助循環ポンプ４１の吸込み側は、常に大気圧に近い圧力に保たれ、負圧になる事が抑制される。
【００４０】
また、本実施の形態では、制御部３０の温度検出部５１が管容器５の温度が所定温度（例えば、４５℃）以上になるとポンプ駆動制御部５３では、補助循環ポンプ４１を駆動して、補助熱交換器４３でも冷却して、冷却能力を上げることができる。尚、管容器５内の平均温度が低いときには、冷媒の粘性が高く、主循環ポンプ３７と補助循環ポンプ４１との２台のポンプを駆動させると低温冷媒排出路３３及び流量調整弁４７の流速が早くなりすぎて、各ポンプ３７、４１の吸い込み口側圧力が下がりすぎる可能性があるから、この場合には主循環ポンプ３７のみを駆動する。このように、管容器５の温度を管理する温度検出部５１を設けることにより、管容器５内の冷媒温度に応じた制御を図ることができる。
【００４１】
上述した一実施形態は、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。これらの新規な実施形態は、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。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。
【００４２】
例えば、補助冷媒供給路３９、補助循環ポンプ４１及び補助熱交換器４３を設けないで、制御部３０では、温度検出部５１が所定温度を検知すると主循環ポンプの出力を高める制御をして、冷媒の高温化によるキュビテーションの発生を防止すると共に省エネルギー化を図るものとしても良い。
【００４３】
Ｘ線管３は、回転陽極型Ｘ線管に限らず、固定陽極型Ｘ線管にも適用することもできる。
【００４４】
陽極部を冷却した高温冷媒の排出する高温冷媒排出路２５は、金属製の真空外囲器の陽極側周囲に巻き付けた真空外囲器高温部の高温冷媒排出部であっても良い。
【００４５】
流量調整弁４７は、高温冷媒排出路２５に設けても良い。
【００４６】
冷媒合流部３５で合流する冷媒の割合調整は、流量調整弁４７に換えて、高温冷媒排出路２５や低温冷媒排出路の配管の太さで調整しても良い。
【符号の説明】
【００４７】
１…Ｘ線管装置、３…Ｘ線管、５…管容器、２５…高温冷媒排出路、２７…主熱交換器、２８…空盆、２９…冷媒供給路、３３…低温冷媒排出路、３４…断熱カバー、３５…冷媒合流部、３７…主循環ポンプ、３９…補助冷媒供給路、４１…補助循環ポンプ、４３…補助熱交換器、４７…流量調整弁、５１…温度検出部。
【図１】
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