KR101177864B1 - 일체형 엑스선 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고전압발생부와 엑스선발생부가 하우징 내부에 일체로 장착된 일체형 엑스선 발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고출력 작동시 열방출을 용이하게 하고, 하우징 내부에 충진되는 절연유의 온도변화에 따른 부피팽창을 흡수함과 아울러 열전달을 저해하지 않으면서 엑스선 차폐가 가능한 구조로 이루어진 일체형 엑스선 발생장치에 관한 것이다.
본 발명의 일체형 엑스선 발생장치는, 고전압발생 트랜스포머와, 교류전압을 직류전압으로 변환하는 고전압 정류회로기판과, 음극 필라멘트의 가열전원을 공급하는 필라멘트전원 트랜스포머를 포함하는 고전압발생부; 상기 고전압발생부로부터 인가된 전원에 의해 전자를 방출하는 음극부와, 상기 음극부에서 방출된 전자와의 충돌에 의해 엑스선을 방출하는 양극부를 구비한 엑스선관을 포함하는 엑스선발생부; 상기 고전압발생부와 상기 엑스선발생부가 절연지지대를 사이에 두고 일체로 수납되고, 내부에는 순환펌프에 의해 순환하는 절연유가 충진된 하우징; 상기 하우징 내부의 온도변화에 의한 상기 절연유의 부피팽창을 흡수하기 위해 상기 하우징의 일측에 구비되는 벨로우즈; 및 상기 하우징의 벽면중 적어도 일면 이상에 구비되어 상기 절연유를 통해 전달된 열을 상기 하우징의 외부로 방열하는 하우징 방열 구조;를 포함하여 구성된다.

Description

일체형 엑스선 발생장치{Integrated X-ray generating apparatus}

본 발명은 고전압발생부와 엑스선발생부가 하우징 내부에 일체로 장착된 일체형 엑스선 발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고출력 작동시 열방출을 용이하게 하고, 하우징 내부에 충진되는 절연유의 온도변화에 따른 부피팽창을 흡수함과 아울러 열전달을 저해하지 않으면서 엑스선 차폐가 가능한 구조로 이루어진 일체형 엑스선 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 엑스선(X-ray)은 산업, 과학, 의료 등 다양한 분야에서 비파괴 검사, 재료의 구조 및 물성 검사, 영상 진단, 보안 검색 등의 용도로 널리 사용되고 있다. 특히, 엑스선 형광(XRF) 및 엑스선 회절(XRD)용 엑스선원이나 유방 촬영용 엑스선원, 컴퓨터 단층촬영(CT; Computed Tomography)용 엑스선원을 사용할 경우에는 고휘도의 엑스선을 장시간 발생시키는 것이 필요하다.

이러한 엑스선을 발생시키는 장치에는, 고전압을 발생시키는 고전압 트랜스포머와 교류전압을 직류전압으로 변환 및 승압시키는 고전압 정류회로를 포함하는 고전압발생부와, 상기 고전압발생부로부터 인가된 전원을 이용하여 음극으로부터 방출된 전자를 양극의 타겟에 충돌시켜 타겟을 구성하는 원소의 전자 위치가 이동되면서 그 에너지 차에 의해 엑스선을 방출시키는 엑스선관을 포함하는 엑스선발생부가 필수적으로 구비된다.

종래 엑스선 발생장치는, 상기 고전압발생부와 엑스선 발생부가 서로 분리된 구조로 설치되고, 고전압발생부의 전원을 엑스선관 측으로 인가하기 위해 고전압발생부의 고전압 정류회로와 엑스선관의 전원 입력단자 사이를 고압 케이블로 연결시킨 구조를 채용하였으나, 이러한 분리형 엑스선 발생장치에서는 고압 케이블의 정전용량으로 인한 출력전력. 즉 엑스선관의 입력전력의 시간지연이 발생하게 되어 엑스선의 선질이 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하고 엑스선 발생장치를 컴팩트하게 제작하기 위하여, 엑스선 발생장치의 고전압발생부 엑스선발생부를 하나의 동일한 케이스 내부에 설치한 일체형 엑스선 발생장치가 개발되고 있다.

일체형 엑스선 발생장치와 관련된 선행기술로, 공개특허공보 10-2010-0039795에는 전계 방출 소자를 이용한 음극과 투과형 타겟을 이용한 양극으로 이루어진 엑스선관을 전력발생부와 일체형으로 구성한 엑스선 발생장치가 개시되어 있다. 그러나 이러한 구조는 수십 와트 정도의 저전력에 사용되는 것으로 고출력의 엑스선 발생에는 사용하기 어려운 한계가 있다.

다른 선행기술로, 등록실용신안공보 20-0412212에는 엑스선관, 고전압 발생 트랜스 및 고전압 정류회로를 튜브탱크 내부에 일체형으로 결합한 이동형 엑스선 발생장치가 개시되어 있으며, 수 킬로와트 정도의 고정양극 엑스선관을 채용한 구조로 이루어져 있다. 그러나 이 장치에는 튜브탱크 내부에 절연유가 충진되어 방전을 차단할 수 있는 구성을 포함하고 있으나, 고출력의 엑스선 발생시 튜브탱크 내에 누적되는 열을 외부로 방열하기 위한 구성이 미비하여 엑스선관이 과열될 경우 고출력의 엑스선을 장시간 연속적으로 발생시킬 수 없는 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고전압발생부와 엑스선발생부를 하우징 내부에 일체로 설치하여 엑스선 발생장치를 소형 경량화함과 아울러 고전압발생부로부터 엑스선관 측으로의 전원 연결구조를 간소화할 수 있는 일체형 엑스선 발생장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 엑스선의 발생시 하우징 내부에서 발생하는 열을 신속하게 외부로 방출할 수 있는 방열구조를 구비함으로써 고출력 작동시에도 장시간 연속적인 엑스선 발생을 가능하게 하는 일체형 엑스선 발생장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 엑스선 발생시 하우징 내부에서 발생하는 열로 인하여 절연유가 팽창하거나 열이 외부로 방출되어 절연유가 수축할 때 절연유의 부피변화를 효과적으로 흡수할 수 있는 구조를 구비한 일체형 엑스선 발생장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 엑스선의 누설 방지를 위한 납차폐재의 사용을 최소로 하여 장치의 중량을 감소하면서 엑스선 누설 방지 및 열방출을 저해하지 않는 기능을 동시에 구비한 일체형 엑스선 발생장치를 제공함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 일체형 엑스선 발생장치는, 고전압발생 트랜스포머와, 교류전압을 직류전압으로 변환하는 고전압 정류회로기판과, 음극 필라멘트의 가열전원을 공급하는 필라멘트전원 트랜스포머를 포함하는 고전압발생부; 상기 고전압발생부로부터 인가된 전원에 의해 전자를 방출하는 음극부와, 상기 음극부에서 방출된 전자와의 충돌에 의해 엑스선을 방출하는 양극부를 구비한 엑스선관을 포함하는 엑스선발생부; 상기 고전압발생부와 상기 엑스선발생부가 절연지지대를 사이에 두고 일체로 수납되고, 내부에는 순환펌프에 의해 순환하는 절연유가 충진된 하우징; 상기 하우징 내부의 온도변화에 의한 상기 절연유의 부피팽창을 흡수하기 위해 상기 하우징의 일측에 구비되는 벨로우즈; 및 상기 하우징의 벽면중 적어도 일면 이상에 구비되어 상기 절연유를 통해 전달된 열을 상기 하우징의 외부로 방열하는 하우징 방열 구조;를 포함하여 구성된다.

이 경우 상기 절연지지대는, 상기 엑스선관 측에 위치한 상기 고전압발생부의 일부를 둘러싸는 고전압발생부 절연지지대와, 상기 엑스선관 전체를 둘러싸는 엑스선발생부 절연지지대로 이루어지고, 상기 고전압발생부와 상기 엑스선발생부가 배치된 공간이 연통되어 상기 절연유의 유체소통이 가능한 위치에 배치되되, 상기 고전압발생부 주변에서의 절연유의 흐름에 비해 상기 엑스선발생부 주변에서의 절연유의 흐름이 더욱 원활해지도록 상기 고전압발생부 절연지지대는 상기 하우징의 내벽면과 사이에 틈새를 형성하며 배치되고, 상기 엑스선발생부 절연지지대의 일측에는 순환펌프가 연결 설치된 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 엑스선발생부 절연지지대의 외측면에는 납차폐재가 결합된 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 순환펌프는, 상기 절연유의 온도가 상한의 설정온도 이상에서 작동되고, 하한의 설정온도 이하에서 작동이 정지되는 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 하우징은 외관 케이스의 내부에 장착되고, 상기 외관 케이스의 일측에는 외부공기를 상기 하우징의 벽면 측으로 강제순환시키는 냉각팬이 구비되고, 상기 외관 케이스의 타측에는 통기구가 형성된 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 하우징 방열구조는, 상기 하우징의 내면에 소정 간격으로 이격되며 상기 하우징의 내측으로 돌출된 다수의 공냉 하우징 방열구조로 구성될 수 있다.

또한 상기 하우징 방열구조는, 상기 하우징의 외면에 소정 간격으로 이격되며 상기 하우징의 외측으로 돌출된 다수의 공냉 하우징 방열구조로 구성될 수 있다.

또한 상기 하우징 방열구조는, 상기 하우징의 내면 및 외면에 소정 간격으로 이격되며 각각 하우징의 내측과 외측으로 돌출된 다수의 공냉 하우징 방열구조로 구성될 수 있다.

또한 상기 하우징 방열구조는, 상기 하우징 내면의 1면 이상에 냉각수가 순환하는 수냉 파이프 또는 사각관이 밀착되어 설치된 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 하우징 방열구조는, 상기 하우징 외면의 1면 이상에 냉각수가 순환하는 수냉 파이프 또는 사각관이 밀착되어 설치된 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 하우징 방열구조는, 상기 하우징 내면 및 외면의 1면 이상에 냉각수가 순환하는 수냉 파이프 또는 사각관이 밀착되어 설치된 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 하우징 방열구조는, 상기 하우징의 벽면이 이중으로 구성되어 그 사이 공간을 통해 냉각수를 순환시키는 수냉 이중재킷 구조로 구성될 수 있다.

또한 상기 냉각수는 냉각수 순환펌프의 작동에 의해 순환되고, 상기 냉각수 순환펌프는 상기 절연유의 온도가 상한의 설정온도 이상에서 작동되고, 하한의 설정온도 이하에서 작동이 정지되는 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 벨로우즈는 상기 하우징의 내측 또는 외측으로 돌출되도록 설치되며, 주름구조 또는 평면구조로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 일체형 엑스선 발생장치에 의하면, 고전압발생부와 엑스선발생부를 하나의 동일한 하우징 내부에 설치함으로써 장치 전체의 구조가 간단해져 소형 경량화가 가능해지므로 엑스선 진단장비 등 엑스선 응용장비에 적용하기가 편리하고, 종래 고전압발생부와 엑스선발생부가 별도로 분리되어 설치된 구조에 의할 경우와 달리 고압 케이블을 길게 연장하여 연결할 필요가 없게 되므로 고압 케이블의 정전용량으로 인한 출력전력, 즉 엑스선관 입력전력의 시간지연을 피할 수 있어 엑스선 선질을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 하우징 벽면에 공냉식 또는 수냉식의 방열구조를 구비함으로써, 특히 고출력의 엑스선 발생시 빈번한 작동이나 장시간 연속작동하는 경우에도 엑스선관에서 발생된 열을 외부로 신속하게 방출할 수 있게 되어 엑스선관에서 발생된 열로 인한 장비의 사용 제한을 방지할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면, 하우징의 일측에 벨로우즈를 구비하여 엑스선 발생시 엑스선관에서 발생된 열로 인하여 절연유가 팽창할 때 절연유의 부피팽창을 효과적으로 흡수할 수 있게 되어 하우징의 파열 또는 절연유의 유출 등의 안전사고를 사전에 방지할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면, 엑스선발생부 절연지지대의 외측면에 납차폐재를 부착함에 따라 납차폐재의 사용을 최소로 하여 엑스선 발생장치의 중량을 경량화하고, 열방출을 저해하지 않으면서 엑스선을 차폐하는 기능을 동시에 구현할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 일체형 엑스선 발생장치의 전체 구조를 보여주는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 평판형 하우징의 구조도,
도 3은 본 발명에 따른 내부 방열구조를 갖는 공냉식 하우징의 구조도,
도 4는 본 발명에 따른 내부 및 외부 방열구조를 갖는 공냉식 하우징의 구조도,
도 5는 본 발명에 따른 내부 방열구조를 갖는 수냉식 하우징의 구조도,
도 6은 본 발명에 따른 외부 방열구조를 갖는 수냉식 하우징의 구조도,
도 7은 본 발명에 따른 내부 및 외부 방열구조를 갖는 수냉식 하우징의 구조도,
도 8은 본 발명에 따른 외부 방열구조를 갖는 이중재킷 수냉식 하우징의 구조도,
도 9는 본 발명에 따른 하우징의 외측으로 돌출되어 설치된 주름형 벨로우즈의 구조도,
도 10은 본 발명에 따른 하우징의 외측으로 돌출되어 설치된 평면형 벨로우즈의 구조도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 일체형 엑스선 발생장치의 전체 구조를 보여주는 단면도이다. 본 발명에 따른 일체형 엑스선 발생장치는, 하우징(100)의 내부에 고전압발생부와 엑스선발생부가 절연지지대를 사이에 두고 일체로 장착된 일체형 구조로 이루어진 것으로, 상기 고전압발생부는 고전압발생 트랜스포머(103)와 교류전압을 직류전압으로 변환 및 승압하는 고전압 정류회로기판(105) 및 음극 필라멘트에 가열전원을 공급하는 필라멘트전원 트랜스포머(104)를 포함하여 구성되고, 상기 엑스선발생부는 상기 고전압발생부로부터 인가된 전원에 의해 가열되어 전자를 방출하는 음극부와 상기 음극부에서 방출된 전자와의 충돌에 의해 엑스선을 방출하는 양극부를 구비한 엑스선관(108)과 상기 엑스선관(108)의 양극부를 회전 구동시키는 고정자 코일(109)을 포함하여 구성된다.

상기 하우징(100)의 내부공간에는 절연유가 충진되고, 하우징(100) 상부의 개구면에는 하우징 베이스(102)가 결합되며, 하우징(100)과 하우징 베이스(102) 사이의 접합면에는 하우징(100) 내부의 기밀 유지를 위한 오링(117)이 개재되어 결합된다. 상기 하우징 베이스(102)의 일측에는 상기 고전압발생부에 외부 전원을 인가하기 위한 전원단자(106)가 연결되고, 하우징 베이스(102)의 타측에는 하우징(100) 내부에 충진되는 절연유의 온도변화에 따른 부피의 팽창과 수축을 흡수하기 위한 벨로우즈(107)가 구비된다.

상기 고전압발생부와 엑스선발생부 사이에는 고전압의 방전현상을 방지하기 위해 절연지지대가 구비되는데, 상기 엑스선발생부 측에 위치한 고전압발생부의 양측면과 하부 둘레에는 고전압발생부 절연지지대(112)가 구비되어 상기 고전압발생 트랜스포머(103)와 고전압 정류회로기판(105) 및 필라멘트전원 트랜스포머(104)를 지지하고, 상기 엑스선발생부의 둘레에는 엑스선발생부 절연지지대(111)가 구비된다.

상기 고전압발생부 절연지지대(112)의 일측면은 하우징(100)의 내측면과 절연유의 유체 소통이 가능한 정도의 좁은 틈새(112a)를 형성하며 위치되고, 고전압발생부 절연지지대(112)의 타측면은 상기 벨로우즈(107)의 외측면에 밀착되어 있어, 상기 고전압발생부 주변에 충진되는 절연유의 흐름은 후술되는 엑스선발생부 주변에 충진되는 절연유의 흐름에 비해 상대적으로 정체된 상태를 유지하게 된다.

상기 엑스선발생부 절연지지대(111)의 외측면에는 엑스선의 누설을 방지하기 위한 납차폐재(110)가 결합된다. 상기 엑스선발생부 절연지지대(111)와 납차폐재(110)에는 그 내외부로 절연유의 순환이 가능하도록 절연유의 입출구가 마련되고, 일측에는 엑스선발생부의 양극부에서 반사되어 방출되는 엑스선이 투과하는 개구부에 엑스선 투과창(116)이 구비된다.

또한 엑스선발생부의 일측에는 절연유 순환펌프(113)가 연결 설치되며, 상기 순환펌프(113)의 절연유 입력구(115)는 엑스선발생부의 외측에 구비되고, 절연유 출력구(114)는 납차폐재(110)와 엑스선발생부 절연지지대(111)를 관통하여 엑스선발생부의 내측으로 연장되어 있다. 따라서 순환펌프(113)의 작동시 절연유 입력구(115)를 통해 유입된 절연유는 절연유 출력구(114)를 통해 엑스선발생부 절연지지대(111) 내부 공간으로 유입되어 엑스선발생부에서 발생되는 열을 흡수한 후에 반대측에 형성된 출구를 통해 하우징(110) 내부의 하부 공간으로 배출되고, 후술되는 바와 같이 하우징(110)의 측벽에 구비된 방열구조에 열을 전달한 후에 순환펌프(113)의 절연유 입력구(115)로 다시 유입되는 순환이 이루어지게 된다.

이 경우 하우징(110) 내부의 하부 공간에 충진되어 순환하는 절연유는 상기 고전압발생부 절연지지대(112)와 벨로우즈(107)에 의해 상류측으로의 흐름이 차단되므로 하우징(110) 내부의 하부 공간의 엑스선발생부 주변에서의 절연유의 흐름은 상기 고전압발생부 주변에서의 절연유의 흐름에 비해 보다 원활한 순환이 가능해지게 된다. 이와 같이 절연유의 순환이 엑스선발생부 주변의 한정된 영역에서 더욱 활발하게 이루어지도록 형성함으로써 엑스선발생부에서 주로 발생하게 되는 열의 방열효율을 높일 수 있게 된다.

상기 절연유 순환펌프(113)는 절연유의 온도가 상한의 설정온도(60℃) 도달 시 작동을 시작하고, 하한의 설정온도(25℃) 이하로 하강 시 작동이 정지되도록 구성될 수 있다. 이 경우 하우징(100)의 내부에는 절연유의 온도를 감지하기 위한 온도센서(미도시됨)가 구비되고, 상기 온도센서에서 감지한 절연유의 온도에 대응하여 절연유 순환펌프(113)의 동작을 제어하는 제어장치가 구비될 수 있다.

상기 하우징(100)은 외관 케이스(118)의 내부에 장착되며, 하우징(100)의 외면과 외관 케이스(118)의 내면 사이에는 소정의 공간이 형성되도록 이격되어 배치된다. 상기 외관 케이스(118)의 측면에는 외부공기를 상기 하우징(100) 벽면 측으로 강제순환시키는 냉각팬(119)이 구비되고, 외관 케이스(118)의 상측면에는 다수의 통기구(118a)가 형성되어 있다. 상기 냉각팬(119)의 작동에 의해 상대적으로 저온 상태인 외부공기가 외관 케이스(118)의 내부로 유입되어 상기 통기구(118a) 측으로 유동하는 과정에서 하우징(100)의 벽면을 통해 전달되는 상대적으로 고온 상태인 절연유의 열을 흡수하여 외관 케이스(118)의 외부로 방출하게 된다.

상기 냉각팬(119)은 상기 절연유 순환펌프(113)의 작동에 연동하여 작동되도록 절연유의 온도가 상한의 설정온도(60℃) 도달 시 작동을 시작하고, 하한의 설정온도(25℃) 이하로 하강 시 작동이 정지되도록 구성됨이 바람직하며, 이 경우 절연유 순환펌프(113)의 작동에 의한 절연유의 순환 및 냉각팬(119)의 작동에 의한 공기순환이 동시에 이루어지게 되므로 절연유의 온도가 상한의 설정온도 이상으로 상승할 경우 발생된 열을 외부로 신속하게 방출하는 효율을 높일 수 있게 된다.

상기 하우징(100)의 벽면 중 적어도 일면 이상에는 절연유에 흡수된 열이 하우징(100)의 외부로 전달되는 열교환 효율을 더욱 높이기 위한 하우징 방열 구조가 구비된다. 도 1에는 하우징 방열 구조가 공냉식으로 구성된 실시예를 나타낸 것으로, 하우징(100)의 외면에 소정 간격으로 이격되며 하우징(100)의 외측으로 돌출된 다수의 공냉 하우징 방열구조(101)가 구비된 실시예를 나타내고 있다. 상기 공냉 하우징 방열구조(101)는 하우징(100)의 외면에 일체형으로 제작되거나 또는 전열핀이 결합된 것으로 구성될 수 있으며, 절연유를 통해 하우징(100)의 벽면으로 전달된 열을 하우징(100)의 외측으로 전달하는 전열면적을 넓히고, 냉각팬(119)으로부터 유입되는 공기의 유동저항을 증대시켜 전열효율을 높이는 역할을 한다.

도 2는 본 발명에 따른 평판형 하우징의 구조도, 도 3은 본 발명에 따른 내부 방열구조를 갖는 공냉식 하우징의 구조도, 도 4는 본 발명에 따른 내부 및 외부 방열구조를 갖는 공냉식 하우징의 구조도이다.

상기 공냉 하우징 방열구조(101)의 다른 실시예로, 도 2와 같이 하우징(100)의 벽면이 평면 형상으로 구성될 수도 있으나, 방열효율을 높이기 위하여 도 3과 같이 공냉식 하우징 방열구조(101)가 하우징(100)의 내면에 소정 간격으로 이격되며 하우징(100)의 내측으로 돌출된 형상으로 구비되거나, 도 4와 같이 하우징(100)의 내면 및 외면에 소정 간격으로 이격되며 각각 하우징(100)의 내측과 외측으로 돌출된 형상으로 구비됨이 바람직하다.

상기 실시예들에서는 공냉 하우징 방열구조(101)가 하우징(100)의 내면 또는 외면에 수평방향으로 돌출된 경우를 예로 들었으나, 돌출된 방향은 이에 한정되지 않으며 열전달 효율을 더욱 높이기 위하여 수평방향과 수직방향이 결합된 형상 등으로 다양하게 변형 실시될 수 있다.

또한 상기 하우징 방열구조는 공냉식 이외에 수냉식으로 구성될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 내부 방열구조를 갖는 수냉식 하우징의 구조도, 도 6은 본 발명에 따른 외부 방열구조를 갖는 수냉식 하우징의 구조도, 도 7은 본 발명에 따른 내부 및 외부 방열구조를 갖는 수냉식 하우징의 구조도, 도 8은 본 발명에 따른 외부 방열구조를 갖는 이중재킷 수냉식 하우징의 구조도이다.

수냉식 하우징 방열구조의 실시예로, 도 5와 같이 하우징(100) 내면의 1면 이상에 냉각수가 순환하는 수냉 파이프(120)가 밀착되어 설치된 구조, 도 6과 같이 하우징(100) 외면의 1면 이상에 수냉 파이프(120)가 밀착되어 설치된 구조, 도 7과 같이 하우징(100) 내면 및 외면의 1면 이상에 수냉 파이프(120)가 설치된 구조로 구성될 수 있다. 또한 상기 수냉 파이프(120)는 그 단면이 원형으로 구성될 수 있으나, 하우징(100) 벽면과의 접촉면적 증대를 위해 그 단면이 사각형인 사각관 형태로 구성될 수도 있다.

또한 수냉식 하우징 방열구조의 다른 실시예로, 도 8에 도시된 바와 같이 하우징(100)의 벽면이 이중 구조로 이루어져 그 사이 공간을 통해 냉각수가 순환되도록 수냉 이중재킷(121) 구조로 구성될 수도 있으며, 이 경우 전열면적을 더욱 넓게 확보할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명의 하우징 방열구조는 상기 실시예들에 따른 공냉식 하우징 방열구조와 수냉식 하우징 방열구조가 선택적으로 구성되는 이외에 복합적으로 구성될 수도 있다.

도 9는 본 발명에 따른 하우징의 외측으로 돌출되어 설치된 주름형 벨로우즈의 구조도, 도 10은 본 발명에 따른 하우징의 외측으로 돌출되어 설치된 평면형 벨로우즈의 구조도이다.

도 9와 도 10은 하우징(100) 내부의 온도변화에 의한 절연유의 부피팽창을 흡수하기 위해 하우징(100)의 일측에 구비되는 벨로우즈(107)의 형상 및 설치방향의 실시예를 나타낸 것이다. 도 1에서는 벨로우즈(107)의 형상이 주름구조로 이루어지고 하우징(100)의 내측을 향해 돌출된 설치 구조를 예로 들었으나, 이러한 형상 및 설치구조에 한정되지 않고, 도 9에서와 같이 주름구조의 벨로우즈(107)가 하우징(100)의 외측을 향하도록 하우징 베이스(102)에 결합되거나, 도 10에서와 같이 평면구조의 형상으로 이루어진 벨로우즈(107)가 하우징(100)의 외측을 향하도록 결합된 것으로 구성될 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 일체형 엑스선 발생장치는, 고전압발생부와 엑스선발생부를 하나의 하우징(100)의 내부에 일체형으로 장착시켜 엑스선 발생장치를 소형 경량화함과 아울러 엑스선관 입력전력의 시간지연을 방지하여 엑스선 선질을 개선할 수 있으며, 일체형으로 구성하면서도 공냉식 또는 수냉식 방열구조를 선택적 또는 복합적으로 구비함으로써 엑스선 발생시 발생하는 열을 외부로 신속하게 방출할 수 있게 되어 고출력의 엑스선을 장시간 발생 가능하게 되고, 온도변화에 따른 절연유의 부피팽창을 벨로우즈에서 흡수함으로써 장치의 파손 및 안전사고를 방지할 수 있으며, 엑스선의 누출방지를 위한 납차폐재를 최소로 사용하여 엑스선 발생장치의 중량을 줄이고 방열효율 저하를 최소화할 수 있게 되므로, 엑스선 진단장비 등 엑스선 응용장비에 널리 적용될 수 있다.

100 : 하우징 101 : 공냉 하우징 방열구조
102 : 하우징 베이스 103 : 고전압발생 트랜스포머
104 : 필라멘트전원 트랜스포머 105 : 고전압 정류회로기판
106 : 전원단자 107 : 벨로우즈
108 : 엑스선관 109 : 고정자 코일
110 : 납차폐재 111 : 엑스선발생부 절연지지대
112 : 고전압발생부 절연지지대 113 : 절연유 순환펌프
114 : 절연유 출력구 115 : 절연유 입력구
116 : 엑스선 투과창 117 : 오링
118 : 외관 케이스 118a : 통기구
119 : 냉각팬 120 : 수냉 파이프
121 : 수냉 이중재킷

Claims (14)

1. 고전압발생 트랜스포머와, 교류전압을 직류전압으로 변환하는 고전압 정류회로기판과, 음극 필라멘트의 가열전원을 공급하는 필라멘트전원 트랜스포머를 포함하는 고전압발생부;
   상기 고전압발생부로부터 인가된 전원에 의해 전자를 방출하는 음극부와, 상기 음극부에서 방출된 전자와의 충돌에 의해 엑스선을 방출하는 양극부를 구비한 엑스선관을 포함하는 엑스선발생부;
   상기 고전압발생부와 상기 엑스선발생부가 절연지지대를 사이에 두고 일체로 수납되고, 내부에는 순환펌프에 의해 순환하는 절연유가 충진된 하우징;
   상기 하우징 내부의 온도변화에 의한 상기 절연유의 부피팽창을 흡수하기 위해 상기 하우징의 일측에 구비되는 벨로우즈; 및
   상기 하우징의 벽면중 적어도 일면 이상에 구비되어 상기 절연유를 통해 전달된 열을 상기 하우징의 외부로 방열하는 하우징 방열 구조;를 포함하되,
   상기 절연지지대는, 상기 엑스선관 측에 위치한 상기 고전압발생부의 일부를 둘러싸는 고전압발생부 절연지지대와, 상기 엑스선관 전체를 둘러싸는 엑스선발생부 절연지지대로 이루어지고, 상기 고전압발생부와 상기 엑스선발생부가 배치된 공간이 연통되어 상기 절연유의 유체소통이 가능한 위치에 배치되되, 상기 고전압발생부 주변에서의 절연유의 흐름에 비해 상기 엑스선발생부 주변에서의 절연유의 흐름이 더욱 원활해지도록 상기 고전압발생부 절연지지대는 상기 하우징의 내벽면과 사이에 틈새를 형성하며 배치되고, 상기 엑스선발생부 절연지지대의 일측에는 상기 순환펌프가 연결 설치된 것을 특징으로 하는 일체형 엑스선 발생장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 엑스선발생부 절연지지대의 외측면에는 납차폐재가 결합된 것을 특징으로 하는 일체형 엑스선 발생장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 순환펌프는, 상기 절연유의 온도가 상한의 설정온도 이상에서 작동되고, 하한의 설정온도 이하에서 작동이 정지되는 것을 특징으로 하는 일체형 엑스선 발생장치.
5. 제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하우징은 외관 케이스의 내부에 장착되고,
   상기 외관 케이스의 일측에는 외부공기를 상기 하우징의 벽면 측으로 강제순환시키는 냉각팬이 구비되고, 상기 외관 케이스의 타측에는 통기구가 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 엑스선 발생장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 하우징 방열구조는, 상기 하우징의 내면에 소정 간격으로 이격되며 상기 하우징의 내측으로 돌출된 다수의 공냉 하우징 방열구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 엑스선 발생장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 하우징 방열구조는, 상기 하우징의 외면에 소정 간격으로 이격되며 상기 하우징의 외측으로 돌출된 다수의 공냉 하우징 방열구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 엑스선 발생장치.
8. 제5항에 있어서,
   상기 하우징 방열구조는, 상기 하우징의 내면 및 외면에 소정 간격으로 이격되며 각각 하우징의 내측과 외측으로 돌출된 다수의 공냉 하우징 방열구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 엑스선 발생장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 하우징 방열구조는, 상기 하우징 내면의 1면 이상에 냉각수가 순환하는 수냉 파이프 또는 사각관이 밀착되어 설치된 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 엑스선 발생장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 방열구조는, 상기 하우징 외면의 1면 이상에 냉각수가 순환하는 수냉 파이프 또는 사각관이 밀착되어 설치된 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 엑스선 발생장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 방열구조는, 상기 하우징 내면 및 외면의 1면 이상에 냉각수가 순환하는 수냉 파이프 또는 사각관이 밀착되어 설치된 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 엑스선 발생장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 방열구조는, 상기 하우징의 벽면이 이중으로 구성되어 그 사이 공간을 통해 냉각수를 순환시키는 수냉 이중재킷 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 엑스선 발생장치.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각수는 냉각수 순환펌프의 작동에 의해 순환되고,
    상기 냉각수 순환펌프는 상기 절연유의 온도가 상한의 설정온도 이상에서 작동되고, 하한의 설정온도 이하에서 작동이 정지되는 것을 특징으로 하는 일체형 엑스선 발생장치.
14. 제1항에 있어서,
    상기 벨로우즈는 상기 하우징의 내측 또는 외측으로 돌출되도록 설치되며, 주름구조 또는 평면구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 엑스선 발생장치.
    
    

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