JP2016046134A - 回転陽極型ｘ線管 - Google Patents

Abstract

【課題】製品寿命の長期化を図ることのできる回転陽極型Ｘ線管を提供する。【解決手段】筒状に形成された、中心軸に沿って並んだ厚肉領域Ｒ１、Ｒ３及び薄肉領域Ｒ２を有する固定軸１０と、固定軸１０の周囲で軸受により支持された回転体と、電子を放出する陰極と、回転体に接続され電子線の衝突によりＸ線を発生する陽極ターゲットとより構成され、固定軸１０の内部に、薄肉領域Ｒ２の内面に接して、薄肉領域Ｒ２を支持する支持部材を備える。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、回転陽極型Ｘ線管に関する。

従来、Ｘ線を使用して被写体を診断する医療用機器や工業用機器には、Ｘ線発生源としてＸ線管装置が使用されている。Ｘ線管装置として、回転陽極型のＸ線管を備えた回転陽極型Ｘ線管装置が知られている。

回転陽極型Ｘ線管装置は、Ｘ線を放射する回転陽極型Ｘ線管と、ステータコイルと、これら回転陽極型Ｘ線管及びステータコイルを収容した筐体と、を備えている。回転陽極型Ｘ線管は、固定軸と、電子を発生する陰極と、陽極ターゲットと、回転体と、真空外囲器と、を備えている。回転体は円筒を備えている。陽極ターゲットは回転体に接続されている。回転体はステータコイルから発生する磁界により陽極ターゲットとともに回転する。また、陰極は電子を放出する。陽極ターゲットに電子が衝突することによりＸ線が放出される。

特公平６−７０８９６号公報 特開２０１２−１０４３９１号公報 特開２０１１−６０５１７号公報 特開２０１０−２５７６４９号公報

例えば、上記の回転陽極型Ｘ線管の固定軸は、筒状に形成され、その内部に形成された冷却液用の流路を備える。陽極ターゲットを効率的に冷却するため、固定軸の一部の肉厚を薄く形成することにより、流路の内径が拡大された薄肉領域を形成する方法が用いられることがある。

しかし、固定軸のうち薄肉領域の強度は低く、回転時に薄肉領域に負荷がかかるとき、又は陽極ターゲットからの熱入力により薄肉領域が高温になったときに、固定軸が変形する恐れがある。固定軸が変形すると、固定軸と回転体との隙間が一定にならず、軸受の特性に悪影響を与え、回転体の回転動作が不安定になってしまう。ひいては、回転体の回転動作を停止しなければならない事態となる。
なお、固定軸の熱変形を抑制するために、陽極ターゲットへの熱入力を制限することは有効な手法である。しかしながら、この場合、陽極ターゲットへの熱入力を増大させることが困難となる。
本実施形態の目的は、製品寿命の長期化を図ることのできる回転陽極型Ｘ線管を提供することにある。

一実施形態に係る固定陽極型Ｘ線管は、中心軸を有する筒状に形成され、前記中心軸に沿って並んだ厚肉領域及び前記厚肉領域より肉厚の薄い薄肉領域を有する固定軸と、前記固定軸の周囲で軸受により支持された回転体と、電子を放出する陰極と、回転体に接続され、前記陰極から放出された電子が衝突しＸ線を発生する陽極ターゲットと、前記固定軸の内部に位置し、前記薄肉領域の内面に接し、前記薄肉領域を支持する支持部材と、を備える。

図１は、一実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を概略的に示す断面図である。 図２は、図１に示した固定軸及び支持部材を線ＩＩ−ＩＩに沿って半分に分断した際の片方を概略的に示す斜視図である。 図３は、図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った回転陽極型Ｘ線管装置の一部を示す断面図であり、固定軸及び支持部材を示す図である。 図４は、上記実施形態の固定軸の変形例を概略的に示す断面図である。 図５は、上記実施形態の支持部材の第１の変形例を概略的に示す斜視図である。 図６は、上記実施形態の支持部材の第２の変形例を概略的に示す断面図である。 図７は、上記実施形態の支持部材の第３の変形例を概略的に示す断面図である。 図８は、上記実施形態の支持部材の第４の変形例を概略的に示す断面図である。 図９は、上記実施形態の支持部材の第５の変形例を概略的に示す斜視図である。 図１０は、上記実施形態の支持部材の第６の変形例を概略的に示す斜視図である。 図１１は、上記実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置の変形例を概略的に示す断面図である。

以下に、本発明の一実施形態及び各変形例について、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。

まず、一実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置について説明する。図１は、本実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を概略的に示す断面図である。図１において、中心軸Ａを中心に対称な回転体２０の構造には、同一の符号及び名称を付すことができる。なお、図１では支持部材の図示を省略している。図２は、図１に示した固定軸及び支持部材を線ＩＩ−ＩＩに沿って半分に分断した際の片方を概略的に示す斜視図である。図２に示されていない固定軸１０のもう一方は、断面に対して上記片方と対称の構造をとっている。

図１に示すように、回転陽極型Ｘ線管装置は、回転陽極型Ｘ線管１、磁界を発生させるコイルであるステータコイル２等を備えている。回転陽極型Ｘ線管１は、固定軸１０と、回転体２０と、陰極６０と、陽極ターゲット５０と、真空外囲器７０と、支持部材３０とを備えている。

図１及び図２に示すように、固定軸１０は、両端が開口した筒状に形成されている。固定軸１０は、固定軸１０の中心軸Ａに沿って並んだ厚肉領域及び上記厚肉領域より肉厚の薄い薄肉領域を有している。本実施形態において、固定軸１０は、厚肉領域Ｒ１と、中心軸Ａに沿って厚肉領域Ｒ１に間隔を置いて位置した他の厚肉領域Ｒ３と、厚肉領域Ｒ１及び厚肉領域Ｒ３の間に位置し厚肉領域Ｒ１及び厚肉領域Ｒ３より肉厚の薄い薄肉領域Ｒ２と、を有している。例えば、薄肉領域Ｒ２の肉厚Ｔ２は、厚肉領域Ｒ１の肉厚Ｔ１及び厚肉領域Ｒ３の肉厚Ｔ３の半分又はそれ未満であると望ましい。この実施形態において、肉厚Ｔ１及び肉厚Ｔ３はそれぞれ７ｍｍであり、肉厚Ｔ２は３ｍｍである。

固定軸１０は、外面に位置した第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａを有している。第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａは、固定軸１０の外面に全周に亘って形成されている。ここでは、第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａは、厚肉領域Ｒ１、薄肉領域Ｒ２及び厚肉領域Ｒ３の外面に形成されている。

固定軸１０は、鍔部１５を有している。鍔部１５は、中心軸Ａに平行な方向に第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａに並んで設けられ、筒状に形成されている。鍔部１５は、この一端に第１スラスト軸受面Ｓ１５ａを有し、この他端に第２スラスト軸受面Ｓ１５ｂを有している。第１スラスト軸受面Ｓ１５ａ及び第２スラスト軸受面Ｓ１５ｂはそれぞれ環状に形成されている。

固定軸１０は、内部に、中心軸Ａに沿った冷却液Ｌの流路を形成している。図示した例では、冷却液Ｌは、固定軸１０の一端１０ａから固定軸１０の中に流入し、固定軸１０の他端１０ｂから流出する。このような冷却液Ｌの循環方向は特に限定されるものではなく、冷却液は固定軸１０の他端１０ｂから固定軸１０の中に流入し、固定軸１０の一端１０ａから流出してもよい。

回転体２０は、固定軸１０の周囲で軸受により支持されている。回転体２０は、第１円筒２１と、第２円筒２２と、第３円筒２３と、第４円筒２４とを備えている。第１円筒２１、第２円筒２２、第３円筒２３及び第４円筒２４は、固定軸１０と同軸的に設けられている。

第１円筒２１は、両端が開口した筒状に形成されている。第１回転円筒は、例えばモリブデン若しくはタングステン、又はこれらを用いた合金にて形成されている。
第２円筒２２は、両端が開口した筒状に形成されている。第２円筒２２は、第１円筒２１の外面及び端部に固定されている。第２円筒２２は、例えば鉄合金等の金属材料で形成されている。
第３円筒２３は、両端が開口した筒状に形成されている。第３円筒２３は、第１円筒２１の内面及び第２円筒２２の内面に固定されている。

第４円筒２４は、両端が開口した筒状に形成されている。第４円筒２４は、第２円筒２２の外面に固定されており、真空外囲器７０を挟んでステータコイル２に対向している。第４円筒は例えば銅又は銅合金等の金属材料で形成されている。

第１円筒２１と、第２円筒２２、第３円筒２３、及び第４円筒２４との固定方法は特に限定されるものではなく、種々の方法をとることができる。また、この実施形態において、第１円筒２１には陽極ターゲット５０が接続されるので、第１円筒２１は耐熱性の高い材料で形成されている。第２円筒２２、第３円筒２３及び第４円筒２４は第１円筒２１に比べて耐熱性の低い材料を用いることが可能である。

第１円筒２１は、第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａに隙間を置いて対向した第２ラジアル軸受面Ｓ２１ａを有している。第２ラジアル軸受面Ｓ２１ａは、第１円筒２１の内面に全周に亘って形成されている。第２ラジアル軸受面Ｓ２１ａの内径は、第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａの直径より「わずかに」大きい。

第１円筒２１は、第１スラスト軸受面Ｓ１５ａに隙間を置いて対向した環状の第３スラスト軸受面Ｓ２１ｂを有している。第３円筒２３は、第２スラスト軸受面Ｓ１５ｂに隙間を置いて対向した環状の第４スラスト軸受面Ｓ２３ａを有している。回転体２０及び固定軸１０は、軸受面同士が対向した領域を含む全対向領域で、互いに隙間（微小な隙間）を置いて設けられている。

液体金属ＬＭは、固定軸１０と回転体２０との間の隙間に充填されている。液体金属ＬＭは、Ｇａｌｎ（ガリウム・インジウム）合金またはＧａＩｎＳｎ（ガリウム・インジウム・錫）合金等の材料を利用することができる。液体金属ＬＭは、常温で液状となる特性を持っている。また、液体金属ＬＭは、蒸気圧が低いという特性も持っている。このため、真空状態の回転陽極型Ｘ線管の内部で液体金属ＬＭを使用することができる。

固定軸１０、回転体２０及び液体金属ＬＭは、軸受Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を形成している。軸受Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、潤滑剤としての液体金属ＬＭを用いた動圧軸受である。軸受Ｂ１は、第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａと、第２ラジアル軸受面Ｓ２１ａと、液体金属ＬＭと、を有したラジアル動圧軸受である。軸受Ｂ２は、第１スラスト軸受面Ｓ１５ａと、第３スラスト軸受面Ｓ２１ｂと、液体金属ＬＭと、を有した第１スラスト動圧軸受である。軸受Ｂ３は、第２スラスト軸受面Ｓ１５ｂと、第４スラスト軸受面Ｓ２３ａと、液体金属ＬＭと、を有した第２スラスト動圧軸受である。軸受Ｂ２及び軸受Ｂ３は、固定軸１０及び回転体２０の中心軸Ａに沿った方向への相対的なズレを規制するものである。また、第３円筒２３と固定軸１０との間の隙間（クリアランス）は、回転体２０の回転を維持するとともに液体金属ＬＭの漏洩を抑制できる値に設定されている。以上のことから、上記隙間は僅かであり、第３円筒２３はラビリンスシールリング（labyrinth seal ring）として機能するものである。

図１に示すように、陰極６０は、真空外囲器７０の内壁に取り付けられている。陰極６０は、電子を放出する電子放出源としてのフィラメント６１を備えている。
陽極ターゲット５０は回転体２０に接続されている。陽極ターゲット５０は、固定軸１０等と同軸的に設けられている。陽極ターゲット５０は、円環状に形成され、第１円筒２１に接続されている。陽極ターゲット５０は、例えばモリブデン又はタングステン、あるいはこれらを用いた合金で形成される。陽極ターゲット５０は、回転体２０と一体的に回転する。陽極ターゲット５０は、円環状のＸ線放射層５１を有している。Ｘ線放射層５１は、陰極６０から放出された電子が衝突することによりＸ線を発生する。Ｘ線放射層５１は、融点の高い金属で形成されている。ここでは、Ｘ線放射層５１は、タングステン合金で形成されている。

本実施形態において、陽極ターゲット５０は、第１円筒２１と同一材料で一体に形成されている。なお、陽極ターゲット５０は、第１円筒２１の側面に接合されていてもよい。この場合、第１円筒２１と陽極ターゲット５０とは、同一材料により形成されていてもよく、又は、互いに異なる材料により形成されていてもよい。また、本実施形態における陽極ターゲット５０の形状は一例であり、陽極ターゲット５０は、円盤状等、種々の形状をとることが可能である。

回転体２０は、陽極ターゲット５０の熱が伝達される熱伝達領域を有している。この実施形態において、上記熱伝達領域は第１円筒２１の一部である。薄肉領域Ｒ２は、上記熱伝達領域と対向している。

真空外囲器７０は、固定軸１０、回転体２０及び陰極６０等を収容している。真空外囲器７０は密閉され、内部が真空状態に維持されている。真空外囲器７０は、例えば、ガラスで形成されている。真空外囲器７０は開口部７１、７２を有している。真空外囲器７０の密閉状態を維持するよう、開口部７１は固定軸１０の一端部（一端１０ａ側）に気密に接合され、開口部７２は固定軸１０の他端部（他端１０ｂ側）に気密に接合されている。この実施の形態において、回転陽極型Ｘ線管１は、両端支持軸受構造を採用している。真空外囲器７０は、固定軸１０の一端部及び他端部を固定している。すなわち、固定軸１０の一端部及び他端部は、軸受の両持ち支持部として機能している。

ステータコイル２は、第４円筒２４と対向し、真空外囲器７０の外側を環状に囲むように設けられている。
Ｘ線管装置の動作において、ステータコイル２は第４円筒２４に与える磁界を発生するため、回転体２０は陽極ターゲット５０とともに一体に回転する。また、陽極ターゲット５０と陰極６０との間には電圧（管電圧）が印加される。陰極６０及び陽極ターゲット５０に電位差が生じる。フィラメント６１から放出された電子は、陽極ターゲット５０に向かって加速され、Ｘ線放射層５１に衝突する。これにより、Ｘ線放射層５１から発生したＸ線は、真空外囲器７０を透過し真空外囲器７０の外部に放出される。

図３は、図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った回転陽極型Ｘ線管装置の一部を示す断面図であり、固定軸１０及び支持部材３０を示す図である。図１乃至図３に示すように、支持部材３０は、固定軸１０の内部に位置し、薄肉領域Ｒ２の内面に接し、薄肉領域Ｒ２を支持している。支持部材３０は、固定軸１０とともに冷却液Ｌの流路を形成している。

支持部材３０は、複数の板部３１を有している。複数の板部３１は、長方形の板状に形成され、放射状に中心軸Ａから薄肉領域Ｒ２に突出し、薄肉領域Ｒ２の内面に接し、中心軸Ａに平行な方向に延出し、互いに固定されている。本実施形態において、支持部材３０は、６個の板部３１を有している。板部３１は中心軸Ａの周りに略等間隔に設けられている。隣合う板部３１同士が内側に成す角度は略６０°である。このため、支持部材３０は、薄肉領域Ｒ２の６個所を均一に支持することができ得る。

支持部材３０は種々の方法を用いて形成され得る。この実施形態において、支持部材３０は、精密鋳造により固定軸１０と一体に形成されている。板部３１は固定軸１０に固定されている。

なお、図３に示した例では、支持部材３０は、６個の板部３１を有しているが、板部３１の個数は特に限定されるものではなく、種々変形可能である。また、支持部材３０は、１個の板部を有していてもよい。この場合、上記板部は、中心軸Ａを通り、中心軸Ａに平行な方向に延出している。上記板部のうち中心軸Ａに直交する方向の両側縁部は薄肉領域Ｒ２の内面に接している。

上記のように構成された一実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置によれば、回転陽極型Ｘ線管１は、固定軸１０、回転体２０、陰極６０、陽極ターゲット５０、及び支持部材３０を備えている。固定軸１０は、中心軸Ａを有する筒状に形成され、中心軸Ａに沿って並んだ厚肉領域Ｒ１，Ｒ３及び厚肉領域より肉厚の薄い薄肉領域Ｒ２を有している。

薄肉領域Ｒ２は、厚肉領域Ｒ１，Ｒ３と比べて、外部から入力された熱を冷却液Ｌに伝達し易い。固定軸１０に薄肉領域Ｒ２が形成されることで、固定軸１０から冷却液Ｌへの熱伝達を促進することができる。本実施形態では、回転体２０は陽極ターゲット５０の熱が伝達される熱伝達領域を有し、薄肉領域Ｒ２は上記熱伝達領域と対向している。陽極ターゲット５０で発生する熱が冷却液Ｌに伝わりやすくなる。よって陽極ターゲット５０の冷却効率が高まり、例えば、陽極ターゲット５０への熱入力量を増やすことができる。

しかし、固定軸１０に薄肉領域Ｒ２が形成されることで、薄肉領域Ｒ２の強度が低くなる。回転体２０及び陽極ターゲット５０の回転時にかかる負荷や熱入力によって、薄肉領域Ｒ２が変形する恐れがある。

そこで、本実施形態では、回転陽極型Ｘ線管１は、支持部材３０を備えている。支持部材３０は、固定軸１０の内部に位置し、薄肉領域Ｒ２の内面に接し、薄肉領域Ｒ２を支持している。このため、固定軸１０の薄肉領域Ｒ２は内側から補強される。支持部材３０は、固定軸１０に外部から応力が加わった場合における薄肉領域Ｒ２の変形を抑制することができる。さらに、支持部材３０は薄肉領域Ｒ２の熱による変形を抑制することができる。よって陽極ターゲット５０からの熱入力時や回転陽極型Ｘ線管装置をＸ線ＣＴ装置に搭載した場合におけるガントリの回転時においても、固定軸１０と回転体２０との間の隙間を一定に保持することができ、回転体２０を長期間にわたって安定して回転させることができる。また、陽極ターゲット５０への熱入力量を増大させることができる。つまり、より高出力のＸ線管を提供することが可能となる。

さらに、固定軸１０が薄肉領域Ｒ２を有していることから、第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａ及び第２ラジアル軸受面Ｓ２１ａの温度の上昇を抑制することができる。これにより、液体金属ＬＭと軸受面（第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａ、第２ラジアル軸受面Ｓ２１ａ）との反応が抑制されるので、軸受（軸受Ｂ１）の寿命を延ばすことが可能となる。
上記のことから、製品寿命の長期化を図ることのできる回転陽極型Ｘ線管１を得ることができる。

次に、上述した実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管１の変形例について説明する。
まず、上記実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管１の固定軸１０の変形例について説明する。図４は、上記実施形態の固定軸１０の変形例を概略的に示す断面図である。

図４に示すように、固定軸１０は、第１円筒１１と、第２円筒１２と、第３円筒１３と、を備えている。
第１円筒１１は、厚肉領域Ｒ１に位置した第１端部１１ａと、厚肉領域Ｒ３に位置した第２端部１１ｂと、厚肉領域Ｒ１と厚肉領域Ｒ３との間の薄肉領域Ｒ２を形成する中間部１１ｃと、を有している。

第２円筒１２は、第１補強部と、第１延出部と、を有している。第２円筒１２の第１補強部は、第１端部１１ａによって取り囲まれ、第１端部１１ａを補強し、第１端部１１ａとともに厚肉領域Ｒ１を形成している。第２円筒１２の第１延出部は、第１円筒１１の外側に位置し、鍔部１５を含んでいる。第２円筒１２と第１円筒１１との間の隙間は、冷却液Ｌの漏れがないように液密に閉塞されている。第２円筒１２は第１円筒１１に固定されている。

上記固定の手段又は手法としては、各種の手段又は手法を挙げることができる。例えば２つの円筒のうち内側に位置する円筒を冷やして収縮させ、当該円筒を外側に位置する円筒に嵌め込む冷やし嵌め、２つの円筒のうち外側に位置する円筒を加熱して膨張させ、当該円筒に内側に位置する円筒を嵌め込む焼き嵌め、或いは、２つの円筒のうち内側に位置する円筒を外側に位置する円筒に圧入する圧入嵌め等の締り嵌めを利用できる。また、上記固定の手段又は手法として、溶接、ろう付け、かしめ、ねじ締結、ねじ連結、或いはピン打ち等を利用してもよい。ねじ連結を利用する場合にあっては、２つの円筒のうち外側の円筒の内壁を雌ねじとし、内側の円筒の外壁を雄ねじとし、これら雌ねじと雄ねじを螺合させればよい。

第３円筒１３は、中心軸Ａに沿って、第１円筒１１に間隔を置いて位置している。第３円筒１３は、第２補強部と、第２延出部と、を有している。第３円筒１３の第２補強部は、第２端部１１ｂによって取り囲まれ、第２端部１１ｂを補強し、第２端部１１ｂとともに厚肉領域Ｒ３を形成している。第３円筒１３の第２延出部は、第１円筒１１の外側に位置している。第３円筒１３と第１円筒１１との間の隙間は、冷却液Ｌの漏れがないように液密に閉塞されている。第３円筒１３は、各種の手段又は手法を利用することにより、第１円筒１１に固定されている。

上述したように、固定軸１０は複数の円筒で形成されているが、この場合も固定軸１０は厚肉領域Ｒ１，Ｒ３及び薄肉領域Ｒ２を有している。このため、上述した固定軸１０を利用した場合においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

所望のサイズ及び所望の肉厚の第１円筒１１、第２円筒１２及び第３円筒１３を組み合わせることにより、必要な機械的強度を有し、部分的に厚みの小さい固定軸１０を形成することができる。中ぐり加工を利用すること無しに固定軸１０を得ることができるため、所望の大きさの内径を有する固定軸１０を得ることができる。例えば、薄肉領域Ｒ２の内径を、厚肉領域Ｒ１の内径及び厚肉領域Ｒ３の内径の２倍以上に設定することもでき得る。

第１円筒１１、第２円筒１２及び第３円筒１３は、同一材料、又は互いに異なる材料で形成することができ得る。例えば、第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａを有する第１円筒１１は、融点の高い高価なＭｏ合金で形成されている。第２円筒１２及び第３円筒１３は、Ｍｏ合金より安価で融点の低いＦｅ合金で形成されている。固定軸１０を、Ｍｏ合金だけでなく、鉄系の材料も利用して形成することができるため、固定軸１０の製造コストの高騰を抑制することができる。

さらに、固定軸１０が３つの部材に分かれていることで、第１円筒１１と支持部材３０とを鋳造により一体に形成したり、完成した支持部材３０を固定軸１０の内部に設けたりすることが容易になる。例えば、完成した支持部材３０を固定軸１０の内部へ組み込むときは、第１円筒１１の内部に支持部材３０を入れ、第２円筒１２と第３円筒１３を両側から固定する。支持部材３０は固定軸１０に接合されてもよい。支持部材３０を固定軸１０へ接合する方法としては、ろう接、溶接、ネジ締結などを用いることができる。

次に、上記実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管１の支持部材３０の第１の変形例について説明する。図５は、上記実施形態の支持部材３０の第１の変形例を概略的に示す斜視図である。

図５及び図１に示すように、支持部材３０は中心軸Ａを中心に旋回し螺旋状に形成されている。支持部材３０の外周部は固定軸１０の薄肉領域Ｒ２の内周面に接する。支持部材３０は固定軸１０に接合されてもよい。冷却液Ｌは螺旋状の支持部材３０の間を流れる。このため、上記支持部材３０を利用した場合においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

本変形例の支持部材３０を使用する場合、図３に示した上記実施形態の支持部材３０を使用する場合に比べて、薄肉領域Ｒ２の内部全体に冷却液Ｌを積極的に流すことができ、また、薄肉領域Ｒ２の内周面に冷却液Ｌを積極的に衝突させることができる。なお、本変形例の支持部材３０を使用しても、高温の冷却液Ｌが固定軸１０の内部において淀むことはない。このため、本変形例の支持部材３０は、固定軸１０から冷却液Ｌへの熱伝達効率が高くなるように、冷却液Ｌの流路の形成に寄与することができる。

次に、上記実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管１の支持部材３０の第２の変形例について説明する。図６は、上記実施形態の支持部材３０の第２の変形例を概略的に示す断面図である。

図６に示すように、支持部材３０は、中央部３２と、複数の突出部３３と、を有している。中央部３２は、薄肉領域Ｒ２の内面に隙間を置いて設けられている。この例では、中央部３２は、中心軸Ａに平行な方向に延出した円筒状に形成されている。複数の突出部３３は、それぞれ、中央部３２に固定され、薄肉領域Ｒ２の内面に接している。この例では、支持部材３０は３個の突出部３３を有している。各突出部３３は、中心軸Ａに平行な方向に延出した長方形の板部であり、中央部３２から薄肉領域Ｒ２に向かって放射状に突出している。突出部３３は中央部３２の周りに略等間隔に位置している。このため、支持部材３０は、薄肉領域Ｒ２の３個所を均一に支持することができ得る。上記のことから、上記支持部材３０を利用した場合においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上記中央部３２の形状は筒状に限定されるものではなく、中心軸Ａに平行な方向に延出した枠部又はロッドであってもよい。中心軸Ａに直交する枠部又はロッドの断面形状は、正多角形等の多角形であってもよく、楕円形であってもよい。上記多角形としては、正三角形等の三角形、正四角形等の四角形等である。

また、上記突出部３３は、長方形の板部に限定されるものではなく種々変形可能である。例えば、上記突出部３３は、ロッドであってもよい。この場合、所定の個数の突出部３３が中央部３２に分散して固定されていればよい。

次に、上記実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管１の支持部材３０の第３及び第４の変形例について説明する。図７は、上記実施形態の支持部材の第３の変形例を概略的に示す断面図である。図８は、上記実施形態の支持部材の第４の変形例を概略的に示す断面図である。

図７及び図８に示すように、支持部材３０は、３個以上の板部３４を組み合わせて形成されていてもよい。図７及び図８に示す例では、支持部材３０は、３個の板部３４を組み合わせて形成されている。図７に示した支持部材３０は中央に三角形を形成し、図８に示した支持部材３０は外形が三角形である。図７及び図８に示した支持部材３０を利用した場合においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、支持部材３０は、３個以上のロッドを組み合わせて形成されていてもよく、この場合も上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に、上記実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管１の支持部材３０の第５の変形例について説明する。図９は、上記実施形態の支持部材３０の第５の変形例を概略的に示す斜視図である。

図９に示すように、支持部材３０は、複数の分割部３５を有している。この例では、支持部材３０は、２個の円盤状の分割部３５を有している。分割部３５は中心軸Ａに平行な方向に間隔を置いて位置している。薄肉領域Ｒ２の内面に、分割部３５の外周面が接している。分割部３５には冷却液Ｌを通すための複数の貫通孔３５ｈが形成されている。このため、上記支持部材３０を利用した場合においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に、上記実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管１の支持部材３０の第６の変形例について説明する。図１０は、上記実施形態の支持部材３０の第６の変形例を概略的に示す斜視図である。

図１０に示すように、支持部材３０は、複数の分割部３６を有している。この例では、支持部材３０は、２個の分割部３６を有している。分割部３６は中心軸Ａに平行な方向に間隔を置いて位置している。各分割部３６は、円環部３７と、この円環部３７を内側から支持する複数のロッド３８，３９と、の組合せで形成されている。薄肉領域Ｒ２の内面に、円環部３７の外周面が接している。このため、上記支持部材３０を利用した場合においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に、上記実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置の変形例について説明する。図１１は、上記実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置の変形例を概略的に示す断面図である。
図１１に示すように、本変形例の回転陽極型Ｘ線管１は、上述した実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管１と比較して、固定軸１０の流路が真空外囲器７０を貫通していないという点で相違している。回転体２０が備えている第１円筒２１は、片側が閉塞し、もう片側が開口した筒状に形成されている。固定軸１０は、中心軸Ａに沿って並んだ厚肉領域及び上記厚肉領域より肉厚の薄い薄肉領域を有している。この変形例において、固定軸１０は、厚肉領域Ｒ１と、薄肉領域Ｒ２と、を有している。固定軸１０の第１円筒２１側の一端は閉塞している。

固定軸１０は、円筒状に形成されている。固定軸１０の一端部は、真空外囲器７０の開口部７１を通り、真空外囲器７０の外側に延出している。固定軸１０は、真空外囲器７０に気密に接続されている。この例において、回転陽極型Ｘ線管１は、片端支持軸受構造を採用している。真空外囲器７０は、固定軸１０の一端部を固定している。すなわち、固定軸１０の一端部は、軸受の片持ち支持部として機能している。

回転陽極型Ｘ線管１は、固定軸１０の内部に管部４０を備えている。円環部１６は、固定軸１０の一端部に液密に接合されている。管部４０は、外周面が円環部１６の開口部に液密に接合され、固定軸１０の外部に延出している。固定軸１０は、管部４０とともに冷却液Ｌの流路を形成している。

管部４０は、この内部に冷却液を取り入れる取入口４０ａと、冷却液Ｌを固定軸１０の内部に吐き出す吐出口４０ｂを有している。取入口４０ａは、固定軸１０の一端部から外部に延出した側に位置している。また吐出口４０ｂは、固定軸１０の他端部に隙間を置いて位置している。

固定軸１０の一端部には、開口部が形成され、この開口部には管部４５が液密に接合されている。管部４５は、冷却液Ｌを外部に取り出す取出口４５ａを有している。以上のことから、回転陽極型Ｘ線管１の内部を循環する冷却液Ｌは、取入口４０ａから取り入れられ、管部４０の内部を通り、吐出口４０ｂから固定軸１０の内部に吐出され、管部４０及び固定軸１０の間を通り、管部４５の取出口４５ａから取り出される。なお、上記冷却液Ｌは、逆方向に循環してもよい。この場合、管部４５が冷却液の取入口を形成し、管部４０が冷却液の取出口を形成する。

図１１に示すように固定軸１０の内側に管部４０を有する構造において、薄肉領域Ｒ２を支持する支持部材３０としては、薄肉領域Ｒ２の内面に接し、管部４０を利用して薄肉領域Ｒ２を支持する種々の形態が適用可能である。さらに、固定軸１０の内部にて冷却液Ｌが淀むことがないように、支持部材３０及び管部４０は形成されている。このため、上記回転陽極型Ｘ線管１を利用した場合においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、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。

薄肉領域Ｒ２が形成される位置は、特に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、回転体２０が陽極ターゲット５０の熱が伝達される熱伝達領域を有している場合、薄肉領域Ｒ２は、上記熱伝達領域から外れて位置していてもよい。
本発明の実施形態は、上述した回転陽極型Ｘ線管１及び回転陽極型Ｘ線管装置に限定されるものではなく、各種の回転陽極型Ｘ線管及び回転陽極型Ｘ線管装置に適用可能である。

１…Ｘ線管、１０…固定軸、１１…第１円筒、１１ａ…第１端部、１１ｂ…第２端部、１１ｃ…中間部、１２…第２円筒、１３…第３円筒、２０…回転体、３０…支持部材、３１…板部、３２…中央部、３３…突出部、３４…板部、３５…分割部、３５ｈ…貫通孔、３６…分割部、３７…円環部、３８，３９…ロッド、５０…陽極ターゲット、６０…陰極、６１…フィラメント、７０…真空外囲器、Ｒ１，Ｒ３…厚肉領域、Ｒ２…薄肉領域、Ｌ…冷却液、ＬＭ…液体金属、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…軸受、Ａ…中心軸、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３…肉厚。

Claims (11)

1. 中心軸を有する筒状に形成され、前記中心軸に沿って並んだ厚肉領域及び前記厚肉領域より肉厚の薄い薄肉領域を有する固定軸と、
   前記固定軸の周囲で軸受により支持された回転体と、
   電子を放出する陰極と、
   回転体に接続され、前記陰極から放出された電子が衝突しＸ線を発生する陽極ターゲットと、
   前記固定軸の内部に位置し、前記薄肉領域の内面に接し、前記薄肉領域を支持する支持部材と、を備える回転陽極型Ｘ線管。
2. 前記軸受は潤滑剤を用いた動圧軸受である請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。
3. 前記潤滑剤は液体金属である請求項２に記載の回転陽極型Ｘ線管。
4. 前記回転体は、前記陽極ターゲットの熱が伝達される熱伝達領域を有し、
   前記薄肉領域は、前記熱伝達領域と対向している請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
5. 前記固定軸は、
   前記厚肉領域に位置した第１端部と、前記固定軸が有し前記薄肉領域より厚肉である他の厚肉領域に位置した第２端部と、前記厚肉領域と前記他の厚肉領域との間の前記薄肉領域を形成する中間部と、を具備する第１円筒と、
   前記第１端部によって取り囲まれ前記第１端部を補強し前記第１端部とともに前記厚肉領域を形成する第１補強部と、前記第１円筒の外側に位置した第１延出部と、を具備し、前記第１円筒に固定された第２円筒と、
   前記第２端部によって取り囲まれ前記第２端部を補強し前記第２端部とともに前記他の厚肉領域を形成する第２補強部と、前記第１円筒の外側に位置した第２延出部と、を具備し、前記第１円筒に固定された第３円筒と、を有する請求項１乃至４の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
6. 前記支持部材は、前記固定軸に接合されている請求項１乃至５の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
7. 前記固定軸は、内部に前記支持部材とともに冷却液の流路を形成する請求項１乃至６の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
8. 前記支持部材は、前記中心軸を通り、前記薄肉領域の内面に接し、前記中心軸に平行な方向に延出した板部を有している請求項１乃至７の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
9. 前記支持部材は、放射状に前記中心軸から前記薄肉領域に突出し前記薄肉領域の内面に接し前記中心軸に平行な方向に延出し互いに固定された複数の板部を有している請求項１乃至７の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
10. 前記支持部材は、前記薄肉領域の内面に隙間を置いて設けられた中央部と、それぞれ前記中央部に固定され前記薄肉領域の内面に接した複数の突出部と、を有している請求項１乃至７の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
11. 前記支持部材は、前記中心軸を中心に旋回し螺旋状に形成されている請求項１乃至７の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。

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