JP2937573B2 - 回転陽極型ｘ線管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転陽極型Ｘ線管に
係わり、とくに軸受構体の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転陽極型Ｘ線管は、周知のように、円
板状の陽極ターゲットを相互間に軸受部を有する回転体
および固定体で支え、真空容器外に配置した電磁コイル
を付勢し高速回転させながら陰極から電子ビームを放出
して陽極ターゲットに当て、Ｘ線を放射する。軸受部
は、ボールベアリングのようなころがり軸受や、軸受面
にらせん溝を形成するとともにガリウム（Ｇａ）、又は
ガリウム−インジウム−錫（Ｇａ−Ｉｎ−Ｓｎ）合金の
ような動作中に液状となる金属潤滑剤を用いた動圧式す
べり軸受で構成される。後者のすべり軸受を用いた例
は、たとえば特公昭60- 21463 号、特開昭60-97536号、
特開昭 60-117531号、特開昭 62-287555号、特開平2-22
7947号、あるいは特開平2-227948号等の各公報に開示さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記各公報に開示され
ている回転陽極型Ｘ線管では、そのすべり軸受の軸受間
隙にＧａ又はＧａ合金の液体金属潤滑剤を介在させてい
るが、高温での熱処理、あるいはＸ線管の動作で到達す
る高温で、これら軸受面を構成している金属と潤滑剤と
の相互浸透が生じて液体金属潤滑剤が除々に減量してし
まったり、そのために軸受面に荒れが発生するおそれが
ある。それによってまた、動圧すべり軸受の長時間にわ
たる安定な動作が得られない場合がある。

【０００４】この発明は、以上のような不都合を解消
し、Ｘ線管の長時間動作に必要十分な量の液体金属潤滑
剤を内部に保有でき、長時間にわたり安定な動圧式すべ
り軸受動作を維持することができる回転陽極型Ｘ線管を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、回転中心軸
上に位置する固定体の内部に、ヘリンボン・パターンら
せん溝を有する動圧式すべり軸受のらせん溝および軸受
間隙に連通して少なくとも動作中は液状である金属潤滑
剤の一部を収容する潤滑剤収容室が設けられてなる回転
陽極型Ｘ線管である。

【０００６】

【作用】この発明によれば、動圧式すべり軸受部の軸受
間隙に介在する液体金属潤滑剤とともにこの軸受部に連
通して回転中心軸上に位置する固定体の内部に潤滑剤の
一部を収容する潤滑剤収容室が設けられてなるので、長
時間の動作に必要十分な量の潤滑剤を溜めておくことが
できる。そして、万一、何らかの原因で潤滑剤が部分的
に不足する場所が生じても、潤滑剤収容室に溜っている
潤滑剤がその親和力で不足場所に速かに流動して行くの
で、軸受部の潤滑剤が過不足なく、良好な潤滑機能が維
持される。とくに、回転陽極ターゲットが固定された回
転体の回転動作中は、液体金属潤滑剤がヘリンボン・パ
ターンのらせん溝により溝中心部即ち多数の溝のくの字
に折返した付近に向けて寄せ集められてこの部分の圧力
を高めるように流動し、軸受面間を所定の間隙に保つよ
うに作用する。この潤滑剤による高い動圧力が発生する
中心部領域以外にある潤滑剤は、この高い動圧領域を自
由に通り抜けて他の領域に流動することはほとんどない
が、軸受部に潤滑剤の不足が生じた場合は潤滑剤収容室
に溜められている潤滑剤が直接又は放射方向通路を通じ
て動圧力が相対的に低い領域に流動したうえ、各らせん
溝及び軸受面間隙に供給されて行くので、上記の動圧式
すべり軸受の主要部の高い動圧力を低減させてしまうこ
とはなく、安定な動圧軸受動作を確実に維持する。 しか
も、固定体中に潤滑剤収容室や放射方向通路を形成して
あるので、潤滑剤収容室内や通路中の潤滑剤が偏在して
も、高速回転する陽極ターゲット及び回転体の回転バラ
ンスを崩すおそれがない。とくに、医療用の回転陽極型
Ｘ線管は、動作中も停止時もその回転中心軸の方向は一
定されないので、もし回転構造体に潤滑剤収容室が形成
されて潤滑剤が偏在していると、回転のアンバランスが
起き、極端な場合は破損を引起こす危険がある。しか
し、この発明によれば、このような危険は未然に防止さ
れ、したがって、長時間にわたり安定な動圧式すべり軸
受の動作が維持される。

【０００７】

【実施例】以下その実施例を図面を参照して説明する。
なお同一部分は同一符号であらわす。図１乃至図４に示
す実施例は、次の構成を有する。すなわち、重金属から
なる円盤状陽極ターゲット11は、円筒状回転体12の一端
に突設された回転軸部13に固定ナット14により一体的に
固定されている。円筒状回転体12の内側には、円柱状の
固定体15が同軸状に嵌合されており、回転体の下端開口
部にリング状の開口閉塞体16が固着されている。固定体
15の下端部は、陽極支持部17に結合され、それはガラス
製の真空容器18に気密接合されている。円筒状回転体12
と固定体15との嵌合部分は、前述の各公報に示されるよ
うな動圧すべり軸受部19を構成している。そのため、固
定体側のすべり軸受面となる固定体外周壁及び両端壁に
は、前述の各公報に記載されているようなヘリンボン・
パターンからなるラジアル軸受のらせん溝20、およびス
ラスト軸受のらせん溝21が形成されている。これと対面
する回転体側のすべり軸受面は、単なる平滑な面でもよ
く、あるいは必要に応じてらせん溝を形成したものでも
よい。これら回転体及び固定体の両軸受面は、およそ２
０マイクロメートルの軸受間隙Ｇをもって対面するよう
になっている。

【０００８】そこで、回転中心軸上にある固定体15に
は、その中心部分が軸方向にくり抜かれた孔からなる潤
滑剤収容室22が形成されている。中心部の潤滑剤収容室
22の図示上端開口部22a は、固定体15の図示先端面の中
心部、すなわちスラスト方向軸受を構成するサークル状
のヘリンボン・パターンからなるらせん溝21の内側領域
に開口している。それによってこの開口部22a は、すべ
り軸受19の軸受間隙Ｇおよびらせん溝21,20 に連通して
いる。また、この固定体15の中間部の外周壁がわずかに
テーパ状に削られて径小部23が形成され、潤滑剤収容室
22からこの径小部23に通じる３つの放射方向通路24が 1
20度間隔で軸対称的に形成されている。こうして、潤滑
剤収容室22から延びる放射方向潤滑剤通路24は、２組の
ラジアル方向軸受のらせん溝20,20 の相互間の中間部分
にある径小部23で開口している。それによって、この通
路24は、らせん溝のない位置の比較的大きな容積の隙間
Ｓ1に連通し、さらに両側の軸受間隙Ｇおよびらせん溝2
0,20 に連通している。さらに、固定体15の図示下端部
近傍には、径小に切削された円周溝26が形成され、端面
に同じくサークル状のヘリンボン・パターンのらせん溝
21が形成されている。そして、この円周溝26から中心の
潤滑剤通路22に通じる同じく３つの放射方向通路27が 1
20度間隔で軸対称的に形成されている。それにより、潤
滑剤収容室22の図示下端部22b は、放射方向通路27およ
び円周溝26を通して図示下部のスラスト軸受の軸受間隙
Ｇおよびらせん溝21に連通している。なお、中心の潤滑
剤通路22の図示下端部22b は、固定体15と同じ材料の栓
25によって密閉されている。また、円周溝26を囲む開口
閉塞体16の内周壁面には、潤滑剤が固定体15と開口閉塞
体16との間の隙間から真空容器内空間に漏洩しないよう
にポンプ作用をするらせん溝28が形成されている。

【０００９】潤滑剤収容室22、放射方向通路24、および
すべり軸受部19の軸受間隙Ｇ、らせん溝20、21には、こ
れらの空間を埋める量の図示しない液体金属潤滑剤が充
填、収容されている。この回転陽極型Ｘ線管の動作にお
いて、真空容器18の外側の回転体12に対応する位置に、
図示しないステータの電磁コイルを配置して回転磁界を
生じさせ、回転陽極を矢印Ｐの如く高速回転させる。少
なくとも動作中は液状である金属潤滑剤は、すべり軸受
部を十分満たし、円滑なすべり動圧軸受動作を可能にす
る。そしてこの液体金属潤滑剤は、ヘリンボン・パター
ンのらせん溝により溝中心部に向けて寄せ集められてこ
の部分の圧力を高めるように流動し、軸受面間を所定の
間隙Ｇを保つように作用し安定な動圧軸受作用に供され
る。潤滑剤収容室22に溜められている潤滑剤は、直接ま
たは放射方向潤滑剤通路24を通じてらせん溝および潤滑
剤による動圧力が相対的に低くなる部分に流動したうえ
各軸受面間隙Ｇに流動又は循環し、動圧式すべり軸受部
の安定な動作を確実にする。なお、図示しない陰極から
放出された電子ビームは陽極ターゲット11に射突してＸ
線を発生する。このターゲットに生じた熱はその多くが
輻射によって放散されるとともに、その一部が回転体12
から軸受部19の液体金属潤滑剤を通り、固定体15を経て
外部に放散される。

【００１０】図５に示す実施例は、潤滑剤収容室22を固
定体15の中心に軸方向に沿って途中までくり抜いて終端
としたものである。この潤滑剤収容室22から延びる３つ
の放射方向通路24が 120度間隔で軸対称的に形成されて
それらが２組のラジアル方向軸受のらせん溝のない中間
部の比較的大きい隙間Ｓ1 に開口している。当然、この
隙間Ｓ1 は、軸受部の軸受間隙の幅寸法よりも十分大き
い半径方向の幅寸法になっている。

【００１１】

【００１２】この図５に示した実施例によれば、潤滑剤
収容室が円柱状固定体の上端から途中までくり抜いた穴
で構成されているので、潤滑剤収容室および軸受部に充
填された潤滑剤が、軸受面および固定体と開口閉塞体と
の隙間から真空容器内空間に漏洩しにくく、動圧すべり
軸受の長時間にわたる安定な動作が維持される。

【００１３】図６に示す実施例は、ラジアル方向すべり
軸受のらせん溝20,20 と、スラスト方向すべり軸受のら
せん溝21,21 との間の途中の隅部分29,30 にそれぞれ開
口する傾斜通路31,32 を、各３個づつ 120度間隔で軸対
称的に形成したものである。潤滑剤収容室および各通路
の開口部分は、回転動作中、らせん溝および潤滑剤によ
る動圧力が相対的に低い領域である。したがって、Ｘ線
管の動作中、潤滑剤収容室および各通路内の潤滑剤は各
開口を経て各軸受の軸受間隙Ｇおよびらせん溝部分に移
動あるいは循環、供給され、より一層安定な動圧軸受動
作が得られる。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】なお、潤滑剤収容室の単独の容積、あるい
はこの収容室とそれにつながる潤滑剤通路の合計の容積
は、ラジアルおよびスラスト軸受の軸受間隙Ｇおよびら
せん溝20,21 の合計容積と同等またはそれよりも大きく
設定することが望ましい。それによって、軸受部の潤滑
剤が何らかの原因で減量しても、動圧すべり軸受の動作
に必要な潤滑剤が不足なく軸受部に補給されて、安定な
動作が維持される。

【００２０】さらにまた、潤滑剤収容室は、複数個形成
してもよいし、あるいは回転中心軸から偏心した位置に
形成してもよい。あるいはまた、回転中心軸に対して傾
斜していたり、折れ曲がった穴形状であってもよい。ま
た、穴の途中に径大部や径小部を有していてもよい。ま
た、らせん溝のある領域に開口していてもよい。

【００２１】さらに、金属潤滑剤は、Ｇａ、Ｇａ−Ｉｎ
合金、又はＧａ−Ｉｎ−Ｓｎ合金のようなＧａを主体と
するものが使用できるが、それに限らず、例えばビスマ
ス（Ｂｉ）を相対的に多く含むＢｉ−Ｉｎ−Ｐｂ−Ｓｎ
合金、あるいはＩｎを相対的に多く含むＩｎ−Ｂｉ合
金、又はＩｎ−Ｂｉ−Ｓｎ合金等を使用し得る。これら
は融点が室温以上に高いので、陽極ターゲットを回転さ
せる前に金属潤滑剤をその融点以上の温度まで予熱した
うえで回転させることが望ましい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
すべり軸受の軸受間隙およびらせん溝に連通して回転中
心軸上の固定体の内部に軸方向に沿ってくり抜かれた穴
からなる潤滑剤収容室が設けられ且つこの固定体内部に
形成された複数の半径方向通路により動圧式のラジアル
方向軸受及び／又はスラスト方向軸受領域に液体金属潤
滑剤を供給できるようになっているので、長時間の動作
に必要十分な潤滑剤の量を溜めておくことができ、且つ
これが動作中又は停止中に不足が生じた動圧すべり軸受
部にスムーズに流動し、不足のない潤滑機能が得られ
る。また、潤滑剤収容室が固定体の内部に軸方向にくり
抜かれた穴で構成されているので、回転体の回転による
遠心力で外方に引き寄せられて軸受部への潤滑剤供給作
用が損なわれるという不都合もない。さらにまた、回転
体が停止又は回転再開時に潤滑剤収容室内の潤滑剤が偏
在していても、それにより陽極ターゲットを含む回転体
の回転バランスが損なわれるということもない。 このよ
うに、長時間にわたり安定な軸受け動作性能をもつ回転
陽極型Ｘ線管を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す要部縦断面図であ
る。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】図１の要部上面図である。

【図４】図２の４−４における横断面図である。

【図５】この発明の他の実施例を示す要部縦断面図であ
る。

【図６】この発明のさらに他の実施例を示す要部縦断面
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北見 隆幸 栃木県大田原市下石上1385番の１ 株式 会社東芝 那須電子管工場内 (72)発明者 田沢 宏明 栃木県大田原市下石上1385番の１ 株式 会社東芝 那須電子管工場内 (56)参考文献 特開 平２−227948（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−117531（ＪＰ，Ａ) 特公 昭46−8045（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 35/10

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転中心軸上に位置するほぼ円柱状の固
   定体と、この固定体の外周に微小軸受間隙を介して同軸
   状に嵌合されたほぼ有底円筒状の回転体と、この回転体
   の一部に固定された円盤状陽極ターゲットと、上記固定
   体の外周すべり軸受面及び上記回転体の内周すべり軸受
   面によりそれぞれヘリンボン・パターンのらせん溝を有
   する第1 及び第２の動圧式ラジアル方向軸受が上記回転
   中心軸の方向に並べて設けられ、さらに上記固定体の一
   端部の上記回転中心軸を横切るすべり軸受面及び上記回
   転体の底部すべり軸受面により前記回転中心軸のまわり
   にサークル状に形成されたヘリンボン・パターンのらせ
   ん溝を有する第1 の動圧式スラスト方向軸受が設けられ
   るとともに、上記固定体の他端側の上記回転中心軸を横
   切るすべり軸受面及びこれに近接する上記回転体のすべ
   り軸受面により前記回転中心軸のまわりにサークル状に
   形成されたヘリンボン・パターンのらせん溝を有する第
   ２の動圧式スラスト方向軸受が設けられ、上記各動圧式
   軸受の軸受間隙及び各ヘリンボン・パターンのらせん溝
   に少なくとも動作中は液状になる金属潤滑剤が供給され
   てなる回転陽極型Ｘ線管において、上記円柱状固定体の内部に、該固定体が軸方向に沿って
   くり抜かれた穴からなる潤滑剤収容室が形成されるとと
   もにこの潤滑剤収容室に上記と同様の金属潤滑剤が収容
   されており、 上記潤滑剤収容室は上記第1 の動圧式スラスト方向軸受
   が構成されている固定体の上記サークル状ヘリンボン・
   パターンらせん溝でサークル状に囲まれた領域に開口さ
   れて上記第1 の動圧式スラスト方向軸受に連通されてお
   り、 且つ上記潤滑剤収容室の一部は、上記固定体内部に形成
   された複数の半径方向通路を介して上記第1 及び第２の
   動圧式ラジアル方向軸受の隣接領域に開口されて前記第
   1 及び第２の動圧式ラジアル方向軸受に連通されている
   ことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
2. 【請求項２】 上記潤滑剤収容室の一部から延長された
   上記半径方向潤滑剤通路の開口部分には、上記軸受間隙
   の幅寸法よりも大きい幅寸法の円周状の隙間が設けられ
   ている請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管。
3. 【請求項３】 回転中心軸上に位置するほぼ円柱状の固
   定体と、この固定体の 外周に微小軸受間隙を介して同軸
   状に嵌合されたほぼ有底円筒状の回転体と、この回転体
   の一部に固定された円盤状陽極ターゲットと、上記固定
   体の外周すべり軸受面及び上記回転体の内周すべり軸受
   面によりそれぞれヘリンボン・パターンのらせん溝を有
   する第1 及び第２の動圧式ラジアル方向軸受が上記回転
   中心軸の方向に並べて設けられ、さらに上記固定体の一
   端部の上記回転中心軸を横切るすべり軸受面及び上記回
   転体の底部すべり軸受面により前記回転中心軸のまわり
   にサークル状に形成されたヘリンボン・パターンのらせ
   ん溝を有する第1 の動圧式スラスト方向軸受が設けられ
   るとともに、上記固定体の他端側の上記回転中心軸を横
   切るすべり軸受面及びこれに近接する上記回転体のすべ
   り軸受面により前記回転中心軸のまわりにサークル状に
   形成されたヘリンボン・パターンのらせん溝を有する第
   ２の動圧式スラスト方向軸受が設けられ、上記各動圧式
   軸受の軸受間隙及び各ヘリンボン・パターンのらせん溝
   に少なくとも動作中は液状になる金属潤滑剤が供給され
   てなる 回転陽極型Ｘ線管において、上記円柱状固定体の内部に、該固定体が軸方向に沿って
   くり抜かれた穴からなる潤滑剤収容室が形成されるとと
   もにこの潤滑剤収容室に上記と同様の金属潤滑剤が収容
   されており、 上記潤滑剤収容室の一部は、上記固定体内部に形成され
   た複数の半径方向通路により、上記第1 の動圧式ラジア
   ル方向軸受と上記第1 の動圧式スラスト方向軸受との間
   の領域、及び上記第２の動圧式ラジアル方向軸受と上記
   第２の動圧式スラスト方向軸受との間の領域に開口され
   て前記各隣り合う動圧式の軸受にそれぞれ連通されてい
   る ことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
4. 【請求項４】 上記潤滑剤収容室の単独の容積又は前記
   潤滑剤収容室とそれにつながる潤滑剤通路の合計の容積
   は、上記各ラジアル方向軸受、各スラスト方向軸受の軸
   受間隙及び各らせん溝の合計容積と同等又はそれよりも
   大きく設定されている請求項１、又は請求項３記載の回
   転陽極型Ｘ線管。