JP2010118184A - X線管装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】外囲器ごと回転するX線管装置において、回転する回転軸へ安定して高電圧を供給する。
【解決手段】外囲器2と接続された回転軸7に遊星歯車機構8を取り付ける。太陽歯車は回転軸7と共に自転運動をし、遊星歯車は太陽歯車の周りを公転運動するが、内歯車は固定することができる。これより、内歯車に電力ケーブル9を接続することで、高電圧発生源10から、電力ケーブル9、内歯車、遊星歯車及び太陽歯車を介して絶縁油17中で高速回転する回転軸7へ安定して高電圧を供給することができる。また、陰極5及び陽極6は回転軸7から高電圧を供給される。
【選択図】図1
【解決手段】外囲器2と接続された回転軸7に遊星歯車機構8を取り付ける。太陽歯車は回転軸7と共に自転運動をし、遊星歯車は太陽歯車の周りを公転運動するが、内歯車は固定することができる。これより、内歯車に電力ケーブル9を接続することで、高電圧発生源10から、電力ケーブル9、内歯車、遊星歯車及び太陽歯車を介して絶縁油17中で高速回転する回転軸7へ安定して高電圧を供給することができる。また、陰極5及び陽極6は回転軸7から高電圧を供給される。
【選択図】図1
Description
本発明は、医用診断用のX線管装置に係り、特に、陰極及び陽極が外囲器と一体となって回転するX線管装置の技術に関する。
従来のX線管装置として図7に示すように、回転陽極型X線管装置30がある。これは内部が真空である外囲器31の中で、陰極32から放出された電子ビームが、回転する陽極33に衝突することで、X線を発生させる。この場合、陰極32と陽極33とには高電圧を印加しており、陰極32から発生した電子ビームが陽極33に衝突して管電流が導通する。陽極33は、ステータ34より回転駆動力を受けて回転するロータ35と接続されている。ロータ35は、軸受け部36を介して固定部37と接続され、固定部37には陽極側のリード線38が接続されている。このように、陽極33は陽極側のリード線38から固定部37、軸受け部36、ロータ35を経て高電圧が供給され、陰極32も陰極側のリード線38から高電圧が供給される。また、軸受け部36には導電性の鉛等の固体潤滑剤が使用されている。
しかし、近年、新しいタイプのX線管装置として、外囲器とモータとを直結して、外囲器ごと回転させる外囲器回転型のX線管装置がある。陰極及び陽極が外囲器と一体となって回転し、軸中心に設けられた陰極からの電子ビームを偏向コイルにより偏向させて、陽極のターゲットディスク上の所定位置に衝突させてX線を発生させる。
外囲器回転型のX線管装置には、回転する外囲器の外部に、絶縁容器が外囲器を取り囲むように配設されており、さらに、絶縁容器を収納するようにハウジングが構成されている。ハウジング内には絶縁油が充填されており、この絶縁油は、外囲器と絶縁容器との間にも循環して外囲器を冷却する。外囲器が高速で回転することにより、陽極で発生した熱を絶縁油に効率的に伝達し、外囲器の回転によるポンプ作用で絶縁油を効率的に循環させることができる。
この外囲器回転型のX線管装置に、従来と同じように、絶縁油中にて、軸受け部を介して回転する回転軸に高電圧を供給すると、軸受け部のボールと内輪及び外輪との間に絶縁油が滑り込むスクイーズ膜効果が発生する。図8(a)に示すように、回転軸が停止している時は、軸受け部39のボール40と内輪41及び外輪42は接触している。しかしながら、回転軸の回転に伴って内輪41及びボール40が回転軸と同じ回転速度で回転すると、内輪41と外輪42との相対速度が大きいので、図8(b)に示すように、ボール40と内輪41及び外輪42との間に油膜が発生する。
ボール40に油膜が発生すると、ボール40と内輪41及び外輪42との通電性が完全に無くなるので絶縁状態となり、軸受け部39において高電圧の供給が遮断される。しかしながら、高電圧が印加された状態であるので、この油膜による絶縁を破壊して通電しようとスパークが生じ、この際、振動と騒音が生じる。これを電食といい、絶縁とスパークとを何度も繰り返すにしたがって、軸受け部40が損傷する。
そこで、特許文献1に例示されているように、回転軸に対してスリップリング機構を用いて回転軸へ高電圧を供給する方法が開示されている。図9(a)に示すように、スリップリング43は、その先端がブラシ状になっており、回転軸44上をブラシが常時接触することでスリップリング43と回転軸44とが電気的に接続され、高電圧を供給することができる。
特開2008−027852号公報
しかしながら、スリップリング機構を備える外囲器回転型X線管装置においても、次のような問題が発生した。それは、スリップリング機構はブラシが摩耗するので定期交換が必要である上に、ブラシと回転軸との間に絶縁油が入り込み、電圧の供給が安定しない問題が発生した。
図9(b)に示すように、スリップリング43においても、ブラシの先端部と回転軸44との接触部に絶縁油が入り込むことで、ブラシの先端部が回転軸44から浮き上がり、スリップリング43と回転軸44との間が絶縁状態となり、陰極及び陽極に高電圧を供給できなくなった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、外囲器回転型のX線管装置において回転軸へ安定して高電圧を供給できるX線管装置を提供することを目的とする。
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、外囲器回転型のX線管装置であって、電子ビームを発生させる陰極と、前記陰極からの電子ビームの衝突によりX線を発生させる陽極と、 前記陰極および前記陽極を内部に収容しつつ回転する外囲器と、前記外囲器とともに絶縁流体を内部に収容するハウジングと、前記陰極および前記陽極および前記外囲器と接続された回転軸と、前記回転軸を介して前記外囲器を回転させる回転駆動部と、前記回転軸の前記陰極側と前記陽極側との両方に前記ハウジング内で取り付けられた遊星歯車機構とを備え、前記遊星歯車機構から前記回転軸を介して前記陰極および前記陽極へ電圧を供給することを特徴とするX線管装置。
すなわち、請求項1に記載の発明は、外囲器回転型のX線管装置であって、電子ビームを発生させる陰極と、前記陰極からの電子ビームの衝突によりX線を発生させる陽極と、 前記陰極および前記陽極を内部に収容しつつ回転する外囲器と、前記外囲器とともに絶縁流体を内部に収容するハウジングと、前記陰極および前記陽極および前記外囲器と接続された回転軸と、前記回転軸を介して前記外囲器を回転させる回転駆動部と、前記回転軸の前記陰極側と前記陽極側との両方に前記ハウジング内で取り付けられた遊星歯車機構とを備え、前記遊星歯車機構から前記回転軸を介して前記陰極および前記陽極へ電圧を供給することを特徴とするX線管装置。
上記構成によれば、回転軸に遊星歯車機構が取り付けられているので、絶縁流体中で回転する回転軸へ電圧を供給することができる。また、スリップリングのカーボンブラシの様に定期交換が不要であり、メンテナンスを簡易にすることができる。通常、減速器として用いられる遊星歯車機構を、回転軸への通電機構として用いることで、安定して電圧を供給することができる。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のX線管装置において、前記遊星歯車機構は1つの太陽歯車に対して複数の遊星歯車を備えることを特徴とする。
上記構成によれば、遊星歯車機構は、1つの太陽歯車に対して複数の遊星歯車を備えることで、歯車間の局所的接触部分が多くなるので、より安定して電圧を供給することができる。
本発明に係るX線管装置によれば、外囲器回転型のX線管装置において回転軸へ安定して高電圧を供給できるX線管装置を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図1は、実施例に係るX線管装置の概略断面図であり、図2は実施例に係るX線管装置に備わる遊星歯車機構の概略斜視図であり、図3は実施例に係るX線管装置に備わる遊星歯車機構の概略断面図である。
図1は、実施例に係るX線管装置の概略断面図であり、図2は実施例に係るX線管装置に備わる遊星歯車機構の概略斜視図であり、図3は実施例に係るX線管装置に備わる遊星歯車機構の概略断面図である。
図1に示すように、本実施例に係る外囲器回転型のX線管装置1は、内部を真空排気された外囲器2を備えている。この外囲器2内に、高温に加熱され熱電子を放出するフィラメント3と、このフィラメント3を溝の中に取り付けた集束電極4とを収容し、この2つで陰極5を構成する。
陰極5と対向位置の外囲器2の端面には陽極6を配設している。陰極5および陽極6にはそれぞれ回転軸7が接続され、回転軸7を軸中心として遊星歯車機構8が取り付けられ、遊星歯車機構8には電力ケーブル9が高電圧発生源10から接続されている。このようにして、電力ケーブル9、遊星歯車機構8及び回転軸7を介して、陰極5および陽極6に高電圧発生源10から高電圧を供給している。これより、加熱されてフィラメント3から発生した電子は、高電圧が作る電界により陽極6に向けて加速して、電子ビームを形成することができる。電子ビームは、外囲器2外に設けられた偏向コイル11により偏向され、陽極6のターゲットディスク傾斜部に衝突し、X線を発生する。X線は外囲器2の放射口12から放射される。なお、偏向コイル11は、外囲器2の外部に配設された後述する絶縁容器13の外部に設けられており、外囲器2と絶縁容器13とは互いに近接している。
外囲器2は、ステンレス鋼などの金属で形成される。これより、回転体としての機械的強度を増すことができる。なお、X線が放射される放射口11を、アルミニウム、チタンなどのX線透過性のよい金属で形成する。フィラメント3は、電子源として線状のタングステンコイルやタングステン板等のフィラメントが用いられる。
外囲器2の陰極5側には回転軸7を挿入し、陽極6側にも回転軸7を装着している。陽極6側の回転軸7はモータ14に連結されて回転し、これに伴い外囲器2も回転する。外囲器2の回転速度は10,000rpm程度と非常に高回転である。陰極側の回転軸7は回転軸受け部15により回転自由に支持されている。モータ14は本発明における回転駆動部に相当する。
次に、外囲器2を取り囲む絶縁容器13およびハウジング16の具体的な構造について説明する。図1に示すように、回転する外囲器2の外部には絶縁容器13が外囲器2を取り囲むように配設されており、外囲器2と絶縁容器13との間のギャップには冷却用の絶縁油17が充填されている。絶縁容器13は外囲器2の形状に合わせて取り囲んでおり、上述したように外囲器2と絶縁容器13とは互いに近接している。この絶縁容器13の両側面部は、陰極5側の回転軸7の同軸上に軸受け19を介して保持されるとともに、陽極6側の回転軸7の同軸上にも軸受け19を介して保持されている。絶縁油17は本発明における絶縁流体に相当する。
絶縁容器13のさらなる外部には、絶縁容器13や外囲器2とともに絶縁油17を内部に収容するハウジング16を配設している。絶縁容器13には貫通孔18を設け、その貫通孔18を通して、ハウジング16に収容された絶縁油17は絶縁容器13内外間で互いに移送することが可能である。また、ハウジング16を貫通する回転軸7及び電力ケーブル9とハウジング16との貫通部分には、絶縁油17がハウジング16の外部への漏れ出しを防止するオイルシール20を介装している。また、モータ14及び回転軸受け部15は、支持ブラケット21を介してハウジング16に支持されている。
以上のように、絶縁容器13は、高速で回転する外囲器2により乱れる絶縁油17の流れをハウジング16内で安定させるととともに、アース電位である偏向コイル10と高電圧が印加されている外囲器2との絶縁性を確保している。
なお、ハウジング16に、絶縁油17を交換する循環路(図示省略)を設けてもよい。この場合には、熱せられた絶縁油17を循環路内で交換することができるので、外囲器2の陽極6を効率よく冷却することができる。
次に、遊星歯車機構8について具体的に説明する。
上述したように、陰極5および陽極6側のそれぞれの回転軸7には、ハウジング16内において遊星歯車機構8が取り付けられている。図2に示すように、遊星歯車機構8は、回転軸7に接続された太陽歯車22と、太陽歯車22と噛み合いつつ、太陽歯車22の周りを公転運動する4つの遊星歯車23と、遊星歯車23のさらに外側に遊星歯車23と噛み合う内歯車24とで構成される。太陽歯車22、遊星歯車23、内歯車24の材質は導電性であり、例えば金属等が挙げられる。
上述したように、陰極5および陽極6側のそれぞれの回転軸7には、ハウジング16内において遊星歯車機構8が取り付けられている。図2に示すように、遊星歯車機構8は、回転軸7に接続された太陽歯車22と、太陽歯車22と噛み合いつつ、太陽歯車22の周りを公転運動する4つの遊星歯車23と、遊星歯車23のさらに外側に遊星歯車23と噛み合う内歯車24とで構成される。太陽歯車22、遊星歯車23、内歯車24の材質は導電性であり、例えば金属等が挙げられる。
また、各遊星歯車23は、遊星歯車23内を貫通するシャフト25を介して2枚のローラ26に挟まれており、ローラ26に挟まれた4枚の遊星歯車23は、さらに、2枚のキャリア27に挟まれて支持されている。これより、4枚の遊星歯車の公転運動が、キャリア27の自転運動へと伝達される。しかしながら、本実施例においては、回転軸7は遊星歯車機構8を貫通しており、遊星歯車23は太陽歯車22と内歯車24との間の導通状態を保持するのを目的としているので、遊星歯車23は単に公転運動するだけであり、キャリア27の自転運動を陰極5及び陽極6の回転動力として使用しないので、回転軸7は減速されない。
太陽歯車22が回転軸7と同じ回転速度で共に自転運動するのに伴って、遊星歯車23は太陽歯車22の周りを公転する。しかしながら、内歯車24は、公転する遊星歯車23と噛み合いつつも自転することなく固定されており、図3に示すように、高電圧発生源10から電力ケーブル9を介して高電圧が供給されている。このように、回転軸7が高回転で回転するものの、電力ケーブル9が接続される内歯車24が固定されているので、電力ケーブル9は、ねじれたり、引き回されることがない。
内歯車24に供給された高電圧は、公転する遊星歯車23及び自転する太陽歯車22並びに回転軸7を介して、陰極5および陽極6にそれぞれ印加されることで、管電流が流れる。
遊星歯車機構8は、ハウジング16の絶縁油17内にて回転軸7に取り付けられているので、各歯車に油膜が生じるものの、歯車の歯がもう一方の歯車の歯に対して垂直方向に押す方向に互いの歯が接近するので、絶縁油17が歯車間から流れ出ることで排除される。さらに、各歯車同士が噛み合う際に油膜が押しつぶされるので、各歯車の接面においては、局所的に金属同士の接点が存在するので、導電状態が形成されており、スパークが生じないので、騒音や振動が生じることもない。
このように、従来の軸受けやスリップリング機構のように絶縁油17が積極的に金属間の接点に入り込もうとしないので、歯車間に絶縁状態が形成されにくい。これより、高電圧発生源10から、回転軸7へ安定して高電圧を供給することができる。
また、陰極5内のフィラメント3への熱電子発生のための給電方法として、図4に示すように、陰極5側の回転軸7に遊星歯車機構28をさらに設ければよい。回転軸7と遊星歯車機構28の太陽ギアとを電気的に絶縁し、この太陽ギアとフィラメント3の片側とをケーブル等で接続してやればよい。また、この方法以外にも、図5及び図6に示すように回転軸7と絶縁容器側13側に非接触トランス29を近接して配置することで、交流電源30よりフィラメントに給電することができる。
本実施例に係るX線管装置1であれば、回転軸7に遊星歯車機構8が取り付けられているので、絶縁油17中で高速回転する回転軸7へ高電圧を供給することができる。また、スリップリングのカーボンブラシの様に定期交換が不要であり、メンテナンスが簡易である。さらに、カーボンブラシに比べて摩耗粉の発生が抑制されるので、ハウジング16内に充填された絶縁油17の絶縁性能劣化を防ぐことができる。
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
(1)上述した実施例では、1つの太陽歯車に対して、遊星歯車23が4個備わる構成であったが、遊星歯車23の個数は特に限定されず、遊星歯車23が複数個備わっていればよい。遊星歯車23が複数個備わっていれば、歯車間の局所的な接触点が増えるので、より安定して高電圧を供給することができる。
(2)上述した実施例では、外囲器2を冷却する液体として絶縁油17を採用したが、絶縁油に限らず他の絶縁流体でもよい。
(3)上述した実施例では、医用診断用のX線管装置であったが、これに限らず、非破壊検査機器などの工業用のX線透視装置に係るX線管装置においても実施することができる。
(4)上述した実施例では、外囲器2が、偏向コイル11から陽極6側にのみ径が大きくなる形状であったが、これに限らず、偏向コイル11を中心にして、陰極5及び陽極6の両側に径が大きくなる形状でもよい。
1 … X線管装置
2 … 外囲器
5 … 陰極
6 … 陽極
7 … 回転軸
8 … 遊星歯車機構
9 … 電力ケーブル
10 … 高電圧発生源
14 … モータ
16 … ハウジング
17 … 絶縁油
2 … 外囲器
5 … 陰極
6 … 陽極
7 … 回転軸
8 … 遊星歯車機構
9 … 電力ケーブル
10 … 高電圧発生源
14 … モータ
16 … ハウジング
17 … 絶縁油
Claims (2)
- 外囲器回転型のX線管装置であって、
電子ビームを発生させる陰極と、
前記陰極からの電子ビームの衝突によりX線を発生させる陽極と、
前記陰極および前記陽極を内部に収容しつつ回転する外囲器と、
前記外囲器とともに絶縁流体を内部に収容するハウジングと、
前記陰極および前記陽極および前記外囲器と接続された回転軸と、
前記回転軸を介して前記外囲器を回転させる回転駆動部と、
前記回転軸の前記陰極側と前記陽極側との両方に前記ハウジング内で取り付けられた遊星歯車機構とを備え、
前記遊星歯車機構から前記回転軸を介して前記陰極および前記陽極へ電圧を供給する
ことを特徴とするX線管装置。 - 請求項1に記載のX線管装置において、
前記遊星歯車機構は1つの太陽歯車に対して複数の遊星歯車を備える
ことを特徴とするX線管装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008289042A JP2010118184A (ja) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | X線管装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008289042A JP2010118184A (ja) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | X線管装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010118184A true JP2010118184A (ja) | 2010-05-27 |
Family
ID=42305743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008289042A Pending JP2010118184A (ja) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | X線管装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010118184A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117577498A (zh) * | 2024-01-15 | 2024-02-20 | 苏州益腾电子科技有限公司 | 旋转阳极结构以及x射线管 |
-
2008
- 2008-11-11 JP JP2008289042A patent/JP2010118184A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117577498A (zh) * | 2024-01-15 | 2024-02-20 | 苏州益腾电子科技有限公司 | 旋转阳极结构以及x射线管 |
CN117577498B (zh) * | 2024-01-15 | 2024-04-02 | 苏州益腾电子科技有限公司 | 旋转阳极结构以及x射线管 |
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