JP2017054641A - 回転陽極型ｘ線管及び回転陽極型ｘ線管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性能の向上が可能な回転陽極型Ｘ線管及び回転陽極型Ｘ線管装置を提供する。【解決手段】筒状に形成され、少なくとも第１開口端を有する固定軸と、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、前記回転体に接続され、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、第１取入口と、前記第１開口端につながった第１取出口と、を有する渦巻き状又は螺旋状の第１流路を有し、前記固定軸に連結されたアダプタと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、回転陽極型Ｘ線管及び回転陽極型Ｘ線管装置に関する。

従来、様々な技術分野において、液体に旋回流を発生させる技術が応用されている。

例えば、混合流体が流れる流体通路を有し、流体通路内で混合流体を旋回させることにより、混合流体を複数の流体成分に分離する分離装置が知られている（特許文献１）。

また、例えば、筐体と、筐体の内部に配置された円筒部材と、を備え、あらゆる流体に適応して効率的に高速旋回流を発生させることが可能な旋回流生成装置が知られている。より具体的には、筐体は、少なくとも一方の端部が開口した円筒空間部と、円筒空間部の内周面に開口した流体導入路と、を有している。また、円筒部材は、筐体の開口方向と同一方向の端部が開口した円筒空間部と、その周壁に開口する複数の円形又は楕円形の孔部と、を有している。そして、筐体の流体導入路から円筒空間部へ導入された液状流体は、円筒部材に形成された孔部を介して円筒部材内に流入されることにより、旋回流を生じる（特許文献２）。

特開平１１−２８３８９号公報 特許第４９８１０５７号公報

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線管及び回転陽極型Ｘ線管装置を提供することにある。

一実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管は、筒状に形成され、少なくとも第１開口端を有する固定軸と、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、前記回転体に接続され、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、外側に開口した第１取入口と、前記第１開口端につながった第１取出口と、を有する渦巻き状又は螺旋状の第１流路を有し、前記固定軸に連結されたアダプタと、を備える。

一実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置は、筒状に形成され、少なくとも第１開口端を有する固定軸と、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、前記回転体に接続され、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、外側に開口した第１取入口と、前記第１開口端につながった第１取出口と、を有する渦巻き状又は螺旋状の第１流路を有し、前記固定軸に連結されたアダプタと、を備える回転陽極型Ｘ線管と、前記回転陽極型Ｘ線管を収容する筐体と、を備える。

図１は、本実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示す断面図である。 図２は、図１に示したアダプタを示す斜視図であり、アダプタの一部分の断面形状を示す図である。 図３は、図２に示したアダプタを示す平面図である。 図４は、図２に示したアダプタの第１乃至第３流路を示す図である。 図５は、上記実施形態に係るアダプタの変形例を示す斜視図であり、アダプタの変形例の一部分の断面形状を示す図である。 図６は、図５に示した第１流路が対数螺旋形状に形成された場合に、第１流路を第３方向から見た平面図である。 図７は、上記実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置の変形例１を示す断面図である。 図８は、上記実施形態の固定軸の変形例を示す断面図である。 図９は、上記実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置の変形例２を示す断面図である。 図１０は、上記実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置の変形例３を示す断面図である。 図１１は、上記実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置の変形例４を示す断面図である。 図１２は、図１１に示した固定軸をアダプタが連結された側から見た図である。

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１００を示す断面図である。図１において、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。

図１に示すように、回転陽極型Ｘ線管装置１００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、回転陽極型Ｘ線管１及びステータコイル２を収容する筐体３、冷却器４等を備えている。回転陽極型Ｘ線管１は、固定軸１０と、アダプタＡＤ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、を備えている。

図１に示すように、固定軸１０は、内部に、軸Ａに沿った冷却液Ｌの冷却孔１０ｃを有し、第１開口端１０ａと、第１開口端１０ａの反対側に第２開口端１０ｂを有する筒状に形成されている。

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。

固定軸１０は、鍔部１５を有している。鍔部１５は、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。

アダプタＡＤは、一方で固定軸１０に連結され、他方で、つまり固定軸１０に連結された側と反対側で、パイプＰ１に連結されている。本実施形態において、アダプタＡＤとパイプＰ１との連結部にタンクＴＫが形成されている。図１に示した例では、アダプタＡＤは、１本の第１流路ＣＮ１の他、後述する第２流路及び第３流路を有している。例えば、第１流路ＣＮ１は、外側に開口し冷却液Ｌを取り入れる第１取入口ＣＮ１ａと、固定軸１０の第１開口端１０ａにつながり冷却液Ｌを取り出す第１取出口ＣＮ１ｂを有している。なお、後述するが、第１流路ＣＮ１は、螺旋状に形成されている。また、アダプタＡＤが有する流路の本数は３本に限定されるものではない。アダプタＡＤは、少なくとも１本の流路を有していればよい。このため、アダプタＡＤは、１本の流路を有していてもよく、２本の流路を有していてもよく、４本以上の流路を有していてもよい。

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円筒２１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。なお、第２円筒２２は、第１円筒２１と同一材料で形成されてもよく、第１円筒２１と一体に形成されていてもよい。

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２４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。

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。

なお、図示した例では、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、図１に示した陽極ターゲット５０の形状は一例であり、陽極ターゲット５０は、種々の形状をとることが可能である。

真空外囲器７０は、固定軸１０、回転体２０、陰極６０、陽極ターゲット５０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（第１開口端１０ａ側）に気密に接合され、開口部７２は固定軸１０の他端部（第２開口端１０ｂ側）に気密に接合されている。図示した例では、回転陽極型Ｘ線管１には、両端支持軸受構造が採用されている。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。

筐体３は、回転陽極型Ｘ線管１及びステータコイル２を収容している。筐体３は密閉されている。筐体３は開口部３１を有している。図示した例では、筐体３の密閉状態を維持するよう、開口部３１はアダプタＡＤに液密に接合されている。

冷却器４は、パイプＰ１を介して第１取入口ＣＮ１ａに接続されている。また、冷却器４は、パイプＰ２を介して筐体３の内部に接続されている。冷却液Ｌは、回転陽極型Ｘ線管１と筐体３との間の空間と、冷却器４やパイプＰ１及びＰ２の内部に充填されている。冷却器４は、筐体３の内部から冷却液Ｌを取出し、冷却器４に設けられた熱交換器４ｂにより冷却し、冷却された冷却液Ｌを第１取入口ＣＮ１ａに吐出する。冷却液Ｌは冷却器４に設けられたポンプ４ａにより、回転陽極型Ｘ線管装置１００の内部を循環する。

より具体的には、冷却液Ｌは、冷却器４によって冷却されたあと、アダプタＡＤに接続されたパイプＰ１を通り、タンクＴＫ内に供給される。その後、冷却液Ｌは、アダプタＡＤの第１取入口ＣＮ１ａから取り入れられ、螺旋状の第１流路ＣＮ１を通り、アダプタＡＤの第１取出口ＣＮ１ｂから取り出される。この時、冷却液Ｌは、螺旋状の第１流路ＣＮ１を通過したことにより、固定軸１０の第１開口端１０ａにおいて、冷却孔１０ｃの延出方向の運動成分と、第１流路ＣＮ１の螺旋の回転方向の運動成分を有する旋回流となる。冷却液Ｌは、旋回しながら固定軸１０の第１開口端１０ａから冷却孔１０ｃへ流入し、第２開口端１０ｂまで通過する。その後、冷却液Ｌは、回転陽極型Ｘ線管１と筐体３との間の空間に流出し、パイプＰ２を通り再び冷却器４に供給される。

上記のように、冷却器４は、冷却液Ｌを循環させることにより、陽極ターゲット５０等で発生する熱を冷却液Ｌを介して、筐体３の外部へ放出する。

なお、図示した例では、アダプタＡＤは、固定軸１０の第１開口端１０ａ側に直に連結されているため、冷却液Ｌは、固定軸１０の第１開口端１０ａから冷却孔１０ｃに流入し、第２開口端１０ｂから流出する。しかし、本実施形態と異なり、アダプタＡＤが固定軸１０の第２開口端１０ｂ側に連結されていてもよく、この場合には、冷却液Ｌは固定軸１０の第２開口端１０ｂから冷却孔１０ｃに流入し、第１開口端１０ａから流出する。
また、冷却液Ｌとしては、絶縁油などの絶縁性の冷却液が用いられる。回転陽極型Ｘ線管装置１００の構成次第では、冷却液Ｌとして、水などの水系冷却液が用いられてもよい。

図２は、図１に示したアダプタＡＤを示す斜視図であり、アダプタＡＤの一部分の断面形状を示す図である。また、図３は、図２に示したアダプタＡＤを示す平面図である。なお、アダプタＡＤの面Ｂは、アダプタＡＤが図１に示した固定軸１０に連結される側の面である。図２及び図３に示すように、アダプタＡＤは、図１に示したアダプタＡＤの第１流路ＣＮ１だけではなく、第２流路ＣＮ２及び第３流路ＣＮ３も有している。図２は、アダプタＡＤに形成された第１乃至第３流路の説明のために、第１方向Ｘ及び第３方向Ｚによって規定される平面に沿って一部が切られた断面と、第２方向Ｙと第３方向Ｚよって規定される平面に沿って一部が切られた断面と、を含んだ形状を示している。

図２に示した例では、アダプタＡＤは、第１流路ＣＮ１と、第２流路ＣＮ２と、第３流路ＣＮ３の３本の流路を有している。第１乃至第３流路は、それぞれ螺旋状に形成されている。すなわち、第１乃至第３流路は、タンクＴＫ側から面Ｂ側に向かって第３方向Ｚに旋回しながら固定軸へ近づいている。第１流路ＣＮ１は、第１取入口ＣＮ１ａを有している。第２流路ＣＮ２は、第２取入口ＣＮ２ａを有している。第３流路ＣＮ３は、第３取入口ＣＮ３ａを有している。第１乃至第３取入口は、それぞれ外側であるタンクＴＫ側に開口し、冷却液Ｌを取り入れる機能を有する。

図３に示すように、第１流路ＣＮ１は、第１取出口ＣＮ１ａを有している。第２流路ＣＮ２は、第２取出口ＣＮ２ｂを有している。第３流路ＣＮ３は、第３取出口ＣＮ３ｂを有している。第１乃至第３取出口は、図１に示したように、固定軸１０の第１開口端１０ａにつながり、冷却液Ｌを取り出す機能を有する。

第１取出口ＣＮ１ｂは、第１取入口ＣＮ１ａより小さく形成されている。第２取出口ＣＮ２ｂは、第２取入口ＣＮ２ａより小さく形成されている。第３取出口ＣＮ３ｂは、第３取入口ＣＮ３ａより小さく形成されている。

図２に示した例では、第１乃至第３流路の断面は矩形状に形成されている。第１流路ＣＮ１は、螺旋の径方向、つまり第３方向Ｚと垂直な方向に幅ｗを有している。また、第１流路ＣＮ１は、第３方向Ｚに高さｈを有している。第１流路ＣＮ１の幅ｗ及び高さｈは、それぞれタンクＴＫ側から面Ｂ側に近づくに連れて小さくなる。換言すると、第１流路ＣＮ１が延在した方向に垂直な第１流路ＣＮ１の断面の断面積は、第１流路ＣＮ１の幅ｗ及び高さｈを掛け合わせて得られるため、第１取入口ＣＮ１ａから第１取出口ＣＮ１ｂに近づくにつれて小さくなる。なお、第２流路ＣＮ２についても同様に、その断面積は、第２取入口ＣＮ２ａから第２取出口ＣＮ２ｂに近づくにつれて小さくなる。また、第３流路ＣＮ３についても同様に、その断面積は、第３取入口ＣＮ３ａから第３取出口ＣＮ３ｂに近づくにつれて小さくなる。

上記のようなアダプタＡＤの構成により、旋回を伴わずにタンクＴＫ内に供給された冷却液は、面Ｂ側から旋回流となって排出される。

図４は、図２に示したアダプタＡＤの第１乃至第３流路を示す図である。

螺旋状に形成された第１流路ＣＮ１の螺旋の中心軸をＣとし、中心軸Ｃに垂直な方向における中心軸Ｃから第１流路ＣＮ１までの距離である第１流路ＣＮ１の径をｒとする。図示した例では、径ｒは、第１取入口から第１取出口に近づくにつれて小さくなる。第２流路ＣＮ２も同様に、その径は、第２取入口から第２取出口に近づくにつれて小さくなる。また、第３流路ＣＮ３も同様に、その径は、第３取入口から第３取出口に近づくにつれて小さくなる。

第１流路ＣＮ１が第１取入口から第１取出口に向かって旋回する方向は、第２流路ＣＮ２が第２取入口から第２取出口に向かって旋回する方向と等しい。また、第１流路ＣＮ１が第１取入口から第１取出口に向かって旋回する方向は、第３流路ＣＮ３が第３取入口から第３取出口に向かって旋回する方向と等しい。すなわち、冷却液は、第１乃至第３流路をそれぞれ通過した後、同一方向の旋回流となって面Ｂ側から排出される。

図１乃至図４に示したように、第１乃至第３流路が螺旋状に形成されることにより、冷却液Ｌは、螺旋の旋回方向の成分と第３方向Ｚの成分を有し、冷却孔１０ｃ内を通過する。冷却液Ｌが上記旋回方向の成分を有していない場合と比較し、冷却液Ｌは，冷却孔１０ｃの内面により接触する。また、アダプタＡＤの第１乃至第３流路の螺旋の進行方向が固定軸１０の冷却孔１０ｃでの旋回流の旋回の方向となる。

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線管及び回転陽極型Ｘ線管装置によれば、回転陽極型Ｘ線管１は、アダプタＡＤを備えている。アダプタＡＤは、第１流路ＣＮ１、第２流路ＣＮ２、第３流路ＣＮ３を有し、固定軸１０に連結されている。第１乃至第３流路は螺旋状に形成されており、それぞれ固定軸１０の第１開口端１０ａにつながっている。このため、冷却液Ｌは、アダプタＡＤの第１乃至第３流路を通過した後、旋回流となり、固定軸１０の冷却孔１０ｃの内面に沿って旋回しながら通過する。よって、冷却液Ｌと冷却孔１０ｃの内面の熱伝達効率が向上し、軸受Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の冷却効率を向上することが可能となる。つまり、軸受Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が高温になることによる他の部材の腐食を抑制することが可能となるため、回転陽極型Ｘ線管１の寿命を延ばすことが可能となる。

さらに、アダプタＡＤは、３本の第１乃至第３流路を有している。アダプタＡＤが複数の流路を有していることから、アダプタＡＤの容積を有効に活用しつつ、冷却孔１０ｃにより強力な旋回流を供給することが可能である。

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。

なお、アダプタＡＤに形成される流路は、渦巻き状に形成されていてもよく、これにより、旋回流を発生させてもよい。すなわち、流路は、上記実施形態に示したように第３方向Ｚに延びた螺旋形状ではなく、同一平面上に形成されていてもよい。また、このとき、アダプタＡＤの第３方向Ｚの長さを短くすることが可能である。また、アダプタＡＤに形成される流路が渦巻き状の場合においても、複数の流路を形成することが可能である。

図５は、上記実施形態に係るアダプタＡＤの変形例を示す斜視図であり、アダプタＡＤの変形例の一部分の断面形状を示す図である。
図５に示すように、本変形例のアダプタＡＤは、図２に示したアダプタＡＤと比較して、１本の第１流路ＣＮ１のみを有しているという点で主に相違している。

このような変形例においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

図６は、図５に示した第１流路ＣＮ１が対数螺旋形状に形成された場合に、第１流路ＣＮ１を第３方向Ｚから見た平面図である。具体的には、第１流路ＣＮ１の外径が対数螺旋形状に形成されている。ここで、径ｒは、第１流路ＣＮ１の螺旋の中心軸Ｃからの第１流路ＣＮ１の外径を表している。角度θは、第１流路ＣＮ１の第１取入口ＣＮ１ａ側の端部からの径ｒの角度を表している。

図５に示したように、第１流路ＣＮ１の幅ｗ及び高さｈは、第１取入口ＣＮ１ａから第１取出口ＣＮ１ｂに近づくにつれて小さくなる。つまり、第１流路ＣＮ１の断面は角度θに比例して、常に相似の形状をとりながら縮小する。このため、冷却液が第１流路ＣＮ１内を徐々に旋回速度を上げながらなめらかに通過することが可能となる。よって、冷却液が第１流路ＣＮ１を通過する際に、冷却液の圧力の損失を抑制することができる。

このような変形例においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

図７は、上記実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置１００の変形例１を示す断面図である。図７に示すように、本変形例の回転陽極型Ｘ線管１は、図１に示した回転陽極型Ｘ線管１と比較して、アダプタＡＤが、さらに、副流路ＣＮＢを有しているという点で主に相違している。

副流路ＣＮＢは、固定軸１０の軸Ａに沿ってアダプタＡＤを貫通して形成されている。副流路ＣＮＢは、外側であるタンクＴＫ側に開口し、冷却液Ｌを取り入れる取入口ＣＮＢａを有している。また、副流路ＣＮＢは、固定軸１０の第１開口端１０ａにつながり、冷却液Ｌを取り出す取出口ＣＮＢｂを有している。副流路ＣＮＢは、第１流路ＣＮ１に囲まれている。冷却液Ｌは、副流路ＣＮＢを通過した後、直進流として、固定軸１０の冷却孔１０ｃに供給される。

旋回流は、例えば、冷却孔１０ｃの壁面付近と軸Ａ付近において、異なる速度成分を有する。旋回流の旋回方向の速度は、冷却孔１０ｃの軸Ａの付近においては、冷却孔１０ｃの壁面付近と比較して緩やかになる。また、旋回流の軸Ａの方向の速度は、冷却孔１０ｃの軸Ａ付近においては、冷却孔１０ｃの壁面付近と比較して大きくなる。ここで、副流路ＣＮＢを形成することにより、冷却液Ｌを冷却孔１０ｃへなめらかに導流することができ、旋回流を維持しつつ、圧力損失を抑制することが可能となる。また、十分な量の冷却液Ｌを冷却孔１０ｃに導流することができる。

このような変形例においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

図８は、上記実施形態の固定軸１０の変形例を示す断面図である。図８に示す固定軸１０は、図１に示した固定軸１０の他の構成に相当する。
固定軸１０は、冷却孔１０ｃの内面にスパイラル状の溝部Ｔを有している。アダプタから固定軸に向かう方向において、溝部Ｔが旋回する方向は、第１流路ＣＮ１が第１取入口から第１取出口に向かって旋回する方向と等しい。これにより、旋回流が冷却孔１０ｃ内を通過する際に、旋回の形状を維持するのを容易にする。

なお、例えば、旋回流を維持するために、冷却孔１０ｃ内に溝部Ｔを形成する代わりに、軸Ａに沿って螺旋形状の部品等を設けてもよい。

このような変形例においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

図９は、上記実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置１００の変形例２を示す断面図である。図９に示すように、本変形例の回転陽極型Ｘ線管１は、図１に示した回転陽極型Ｘ線管１と比較して、固定軸１０が第１ラジアル軸受面Ｓ１０ａの反対側の面に、厚肉領域Ｒ１、薄肉領域Ｒ２及び厚肉領域Ｒ３を有しているという点で主に相違している。

固定軸１０は、固定軸１０の軸Ａに沿って並んだ厚肉領域Ｒ１、Ｒ３と、上記厚肉領域Ｒ１、Ｒ３より肉厚の薄い薄肉領域Ｒ２を有している。固定軸１０は、厚肉領域Ｒ１と、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の間に位置した薄肉領域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。

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。旋回流は、冷却孔１０ｃの内面に沿って通過する。旋回流は、薄肉領域Ｒ２の内面にも接触する。このため、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への熱伝達をより促進することができる。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、薄肉領域Ｒ２は上記熱伝達領域と対向している。よって、陽極ターゲット５０で発生する熱が冷却液Ｌに伝わりやすくなり、陽極ターゲット５０の冷却効率を向上することが可能となる。

なお、上記のような薄肉領域Ｒ２を有する固定軸１０において、図８に示したような溝部Ｔを固定軸１０の内面に形成する場合、薄肉領域Ｒ２に至るまでの冷却孔１０ｃの内面、つまり、冷却孔１０ｃの第１開口端１０ａから厚肉領域Ｒ３の内面に溝部Ｔを形成することで、より効果的に旋回流を維持することができる。

このような変形例においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

図１０は、上記実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置１００の変形例３を示す断面図である。図１０に示すように、本変形例の回転陽極型Ｘ線管１は、図７に示した回転陽極型Ｘ線管１と比較して、副流路ＣＮＢが筐体３の内部に開放されている点で相違している。つまり、副流路ＣＮＢの取入口ＣＮＢａは、筐体３と回転陽極型Ｘ線管１との間の空間につながっている。
パイプＰ１は、第１流路ＣＮ１の第１取入口ＣＮ１ａに接続されている。図示した例では、筐体３の開口部３１はパイプＰ１に液密に接合されている。つまり、パイプＰ１は、筐体３を貫通し、筐体３に液密に取り付けられている。

旋回流が冷却孔１０ｃを通過することにより、軸Ａの付近に冷却液Ｌを引き込む圧力が発生する。これにより、筐体３と回転陽極型Ｘ線管１との間の空間にある冷却液Ｌが副流路ＣＮＢを介して冷却孔１０ｃに引き込まれる。これにより、図７に示した変形例と同様に、副流路ＣＮＢを冷却液Ｌが通過することによって直進流が生じるため、冷却液Ｌを冷却孔１０ｃへなめらかに導流することができ、旋回流を維持しつつ、圧力損失を抑制することが可能となる。そして、十分な量の冷却液Ｌを冷却孔１０ｃに導流することができる。

なお、図１０に示したような構成は、例えば、ポンプ４ａに小型のものを使用する場合や、それほど熱入力を必要としない小型Ｘ線管等の冷却効率を向上させる場合に適している。

このような変形例においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

図１１は、上記実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置１００の変形例４を示す断面図である。図１１に示すように、本変形例の回転陽極型Ｘ線管１は、図１０に示した回転陽極型Ｘ線管１と比較して、固定軸１０の冷却孔１０ｃが真空外囲器７０を貫通していないという点と、アダプタＡＤが固定軸１０の第２開口端１０ｂ側に連結されているという点で主に相違している。また、図１２は、図１１に示した固定軸１０をアダプタＡＤが連結された側から見た図である。

回転体２０が備えている第１円筒２１は、一方の側が閉塞し、他方の側が開口した筒状に形成されている。固定軸１０は、軸Ａに沿って並んだ厚肉領域Ｒ１と、上記厚肉領域より肉厚の薄い薄肉領域Ｒ２とを有している。

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７２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。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Ｌを取り入れる取入口４０ａと、冷却液ＬをアダプタＡＤの副流路ＣＮＢに取り出す取出口４０ｂを有している。取入口４０ａは、固定軸１０のアダプタＡＤに連結された側とは反対側の端部に隙間を置いて位置している。取出口４０ｂは、副流路ＣＮＢの取出口ＣＮＢｂにつながっている。

本変形例においては、冷却液Ｌは、パイプＰ１から第１流路ＣＮ１の第１取出口ＣＮ１ａへ供給された後、第１流路ＣＮ１を通過し、第１取出口ＣＮ１ｂから冷却孔１０ｃの管部４０の周りの空間に供給される。図１２に示すように、冷却液Ｌは、旋回流として、冷却孔１０ｃの内部で、管部４０の周りの空間を旋回しながら通過する。その後、冷却液Ｌは、管部４０の取入口４０ａから取り入れられ取出口４０ｂから副流路ＣＮＢに供給される。そのため、本変形例においては、冷却液Ｌは、副流路ＣＮＢの取出口ＣＮＢｂから取り入れられ、副流路ＣＮＢの取入口ＣＮＢａから取り出される。

このような変形例においても、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。

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１００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…回転陽極型Ｘ線管、１００…回転陽極型Ｘ線管装置
１０…固定軸、１０ａ…第１開口端、１０ｂ…第２開口端
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３…軸受、２０…回転体、
６０…陰極、５０…陽極ターゲット
ＣＮ１ａ…第１取入口、ＣＮ１ｂ…第１取出口
ＣＮ２ａ…第２取入口、ＣＮ２ｂ…第２取出口
ＣＮ１…第１流路、ＣＮ２…第２流路、ＡＤ…アダプタ
ＣＮＢ…副流路、Ｃ…中心軸、ｒ…径
Ｔ…溝部、３…筐体、Ｐ１、Ｐ２…パイプ、Ｌ…冷却液、４…冷却器

Claims (12)

1. 筒状に形成され、少なくとも第１開口端を有する固定軸と、
   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、
   前記回転体に接続され、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、
   外側に開口した第１取入口と、前記第１開口端につながった第１取出口と、を有する渦巻き状又は螺旋状の第１流路を有し、前記固定軸に連結されたアダプタと、を備える回転陽極型Ｘ線管。
2. 前記アダプタは、さらに、前記第１流路に囲まれ、前記アダプタを貫通して形成され、前記第１開口端につながった副流路を有する請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。
3. 前記第１流路は、螺旋状に形成され、
   前記第１流路の螺旋の中心軸に垂直な方向における、前記中心軸から前記第１流路までの距離は、前記第１取入口から前記第１取出口に近づくに連れて短くなる請求項１又は２に記載の回転陽極型Ｘ線管。
4. 前記第１流路の外径の形状は、対数螺旋形状である請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
5. 前記第１流路が延在した方向に垂直な前記第１流路の断面積は、前記第１取入口から前記第１取出口に近づくにつれて小さくなる請求項１乃至４の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
6. 前記アダプタは、さらに、外側に開口した第２取入口と、前記第１開口端につながった第２取出口と、を有する渦巻き状又は螺旋状の第２流路を有し、
   前記第１取入口から前記第１取出口に向かって前記第１流路が旋回する方向と、前記第２取入口から前記第２取出口に向かって前記第２流路が旋回する方向と、は同一である請求項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、内面にスパイラル状の溝部を有し、
   前記第１取入口から前記第１取出口に向かって前記第１流路が旋回する方向と、前記アダプタから前記固定軸に向かう方向にて前記溝部が旋回する方向と、は同一である請求項１乃至６の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
8. 前記軸受は潤滑剤を用いた動圧軸受である請求項１乃至７の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
9. 前記固定軸は、前記第１開口端の反対側に第２開口端を有する請求項１乃至８の何れか１項に記載の回転陽極型Ｘ線管。
10. 筒状に形成され、少なくとも第１開口端を有する固定軸と、
    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、
    前記回転体に接続され、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、
    外側に開口した第１取入口と、前記第１開口端につながった第１取出口と、を有する渦巻き状又は螺旋状の第１流路を有し、前記固定軸に連結されたアダプタと、を備える回転陽極型Ｘ線管と、
    前記回転陽極型Ｘ線管を収容する筐体と、を備える回転陽極型Ｘ線管装置。
11. 前記アダプタは、さらに、前記第１流路に囲まれた副流路を有し、
    前記第１流路は前記筐体を貫通し前記筐体に液密に取り付けられた管部に接続され、副流路は前記筐体の内部に開放されている請求項１０に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
12. 前記回転陽極型Ｘ線管と前記筐体との間の空間に充填された冷却液と、
    前記第１取入口と前記筐体の内部とに接続され、前記筐体の内部から前記冷却液を取出し、前記冷却液の熱を外部に放出し、冷却された前記冷却液を前記第１取入口に吐出する冷却器と、をさらに備える請求項１０又は１１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。

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