JP4229496B2 - Ｘ線管集成体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は全体的にＸ線管、更に具体的に云えば、Ｘ線管の回転子及び固定子集成体に関する。
【０００２】
【発明の背景】
医療の分野で使われるＸ線装置は典型的には回転陽極のＸ線管を含む。このＸ線管は、いずれも回転自在の軸を持つ回転子を含むと共に、回転自在の軸を円周方向に取囲むか又はこの回転自在の軸によって円周方向に取囲まれた固定子を含む真空管である。転がり要素軸受（例えば玉軸受）のような一対の軸受が、半径方向に軸と固定子との間に配置される。典型的には回転自在の軸に取付けられたＸ線ターゲットが、陰極から放出された衝突電子によって高い温度に加熱される。軸受は熱の不良導体であって、軸受の軸側と固定子側との間に温度差を生じ、軸受の整合外れ及び疲労を招き、それがＸ線管の動作寿命を短くする。回転する間、軸受は電気アークを発生しがちであり、これは軸と固定子との間に安定な電気通路を必要とする設計では欠点である。公知の設計には、回転支持のために軸受を使い、熱及び電気を通すために、軸と固定子との間の環状−円筒状隙間に（ガリウムのような）液体金属を使うものがある。この液体金属が、軸受の両側の温度を等しくし、それによって軸受の寿命を長くするが、こういう設計は隙間からの液体金属の漏れを生じがちであって、脱出した液体金属が高電圧不安定性を招き、それがＸ線管の動作寿命を短くする。
【０００３】
熱並びに／又は電気を通す目的のために液体金属を用いるＸ線管にとって必要とされるのは、軸と固定子との間の隙間からの液体金属の漏れを防止する改良されたＸ線管の設計である。
【０００４】
【発明の概要】
本発明のＸ線管集成体は、回転子、固定子、一対の円周方向の突起、及び金属を含んでいて集成体の動作温度で液体である物質を有する。回転子が全体的に縦方向に伸びる軸線を持つ回転自在の軸を有する。固定子は全体的に前記軸線と同軸に整合していて、軸から半径方向に隔たっている。互いに第１の縦方向の距離だけ縦方向に隔たっている軸受が、軸と固定子との間に半径方向に配置される。円周方向の突起は夫々軸及び固定子のうちの一方から半径方向に伸び、且つ軸及び固定子のうちの他方から第１の半径方向の距離だけ半径方向に隔たっている。一対の円周方向の突起は互いに第２の縦方向の距離だけ縦方向に隔たっている。物質が円周方向の突起の間に縦方向に配置され、且つ軸と固定子との間の第２の半径方向の距離に亘って半径方向に伸びると共に、軸及び固定子と熱伝導接触する。第２の半径方向の距離が、各々の円周方向の突起に対し、第１の半径方向の距離の大体５０倍より大きいことが好ましい。第１の半径方向の距離は、各々の円周方向の突起に対し、大体２０ミクロンと大体６０ミクロンとの間であることが好ましい。各々の円周方向の突起が、前記軸及び固定子のうちの他方に向い合う部分を持ち、該部分はぬれ防止剤で被覆され、また密封溝をも含み得ることが好ましい。
【０００５】
本発明によっていくつかの利益及び利点が得られる。円周方向の突起が液体物質を良好に密封する。出願人の解析により、驚くべきことに、第２の半径方向の距離を第１の半径方向の距離の大体５０倍より大きくすると共に、第１の半径方向の距離を大体２０ミクロンと大体６０ミクロンとの間にすることにより、漏れが実質的になくなることが分かった。考えてみると、一層大きな第２の半径方向の距離は、軸に隣接した、大体軸の回転速度を持つ領域から、固定子に隣接していて回転速度が全くない領域まで、液体物質のエネルギ変化を一層緩やかにすると考えられる。そのため、円周方向の突起の両端の近くでは、こういう円周方向の突起を設けていない公知の設計に比べて、縦方向に円周方向の突起を横切る漏れを招くほどのエネルギが液体物質にないと考えられる。各々の円周方向の突起の向い合う部分にぬれ防止被覆及び密封溝を設けることにより、更に控えめな漏れのない設計さえ得られる。液体金属を含む物質が熱の短絡部として作用して、軸受の軸側及び固定子側の両方の温度を等しくし、それがＸ線管集成体の動作寿命を長くすると考えられる。更に、液体金属を含む物質が電気的な短絡部として作用して、一定の安定な電気通路を作り、それが管の高電圧性能を改善すると考えられる。
【０００６】
【発明の詳しい説明】
次に図面について説明する。図面全体に亘り同様な部分には同じ参照数字を用いている。図１及び２は本発明の第１の好ましい実施例のＸ線管集成体１０を略図で示している。Ｘ線管集成体が動作温度を有する。Ｘ線管集成体１０が、全体的に縦方向に伸びる軸線１６を持つ回転自在の軸１４を有するＸ線管回転子１２を含むと共に、全体的に軸線１６と同軸に整合していて、軸１４から半径方向に隔たるＸ線管固定子１８を含む。固定子１８が軸１４を円周方向に取囲むことが好ましい。当業者であれば理解されるように、この他の構造として、軸が固定子を円周方向に取囲む構造、並びに回転子が固定子の一部分を円周方向に取囲み、固定子の別の部分が回転子を円周方向に取囲む構造があるが、これに限らない。Ｘ線管ターゲット１９が図１で軸１４の端に取付けられることが示されている。
【０００７】
Ｘ線管集成体１０は、軸１４と固定子１８との間に半径方向に配置された一対の軸受２０及び２２をも含み、軸受２０及び２２は第１の縦方向の距離だけ互いに縦方向に隔たっている。軸受２０及び２２が転がり要素軸受であることが好ましい。一例の転がり要素軸受は玉軸受である。軸受２０及び２２の形式及び構成は当業者に任される。例えば、これに制限するつもりはないが、ある人は金属軸受にするかもしれないし、別の人はセラミック軸受にするかもしれない。
【０００８】
更にＸ線管集成体１０は、いずれも軸１４及び固定子１８のうちの一方から半径方向に伸びると共に、軸１４及び固定子１８のうちの他方から第１の半径方向の距離だけ半径方向に隔たる一対の円周方向の突起２４及び２６を含む。円周方向の突起２４及び２６は第２の縦方向の距離だけ互いに縦方向に隔たっている。一対の円周方向の突起２４及び２６の各々が、軸１４及び固定子１８のうちの同じ一方から半径方向に伸びることが好ましい。一対の円周方向の突起２４及び２６の各々が軸１４から半径方向に伸びることが好ましい。このほかの構造として、両方の円周方向の突起が固定子から半径方向に伸びる構造、並びに一方の円周方向の突起が軸から半径方向に伸び、他方の円周方向の突起が固定子から半径方向に伸びる構造がある。この例の構造では、軸１４と円周方向の突起２４及び２６とが一緒になって、図１及び２に示すモノリシック部品を構成している。好ましい構造では、円周方向の突起２４及び２６が軸受２０及び２２の間に縦方向に配置される。図１では、円周方向の突起２４及び２６は、軸線１６からの半径方向の距離が軸受２０及び２２と大体同じ所に示されていることに注意されたい。然し、ある軸−固定子の形（例えば、これに限らないが、回転子が固定子の半径方向内側の１つの部分を円周方向に取囲み、固定子の別の半径方向外側部分が回転子を円周方向に取囲む構造）では、（例えば今の例で、円周方向の突起が軸と固定子の半径方向外側部分の間に半径方向に配置され、軸受が軸と固定子の半径方向内側部分との間に半径方向に配置されるというように）円周方向の突起が軸受とは異なる軸線からの半径方向の距離の所に設けられていてもよい。
【０００９】
更に、Ｘ線管集成体１０は、金属で構成され、集成体１０の動作温度で液体である物質２８（これは栓と呼ぶことができる）を含む。物質２８は円周方向の突起２４及び２６の間に縦方向に配置され、また物質２８は軸と固定子１８との間の第２の半径方向の距離に亘って半径方向に伸びて、軸１４及び固定子１８と熱伝導接触する。物質２８は室温で液体であることが好ましい。実施例では、物質２８は実質的に金属で構成される（好ましくは金属だけで構成される）。「金属」という用語は、これに制限されないが、混合物並びに／又は合金を含む。実施例では、物質２８はガリウムを含む。
【００１０】
第２の半径方向の距離（図１で、物質２８が軸１４と固定子１８との間に、それらと熱伝導接触して半径方向に伸びる距離）は、一対の円周方向の突起２４及び２６の各々に対し、第１の半径方向の距離（図１で、円周方向の突起２４又は２６が固定子１８から半径方向に隔たる距離）の大体５０倍より大きいことが好ましい。更に、第１の半径方向の距離は、一対の円周方向の突起２４及び２６の各々に対し、大体２０ミクロンと大体６０ミクロンとの間であることが好ましい。好ましい構造では、第１の縦方向の距離（軸受２０及び２２が隔たる距離）は、第２の縦方向の距離（円周方向の突起２４及び２６が隔たる距離）の大体２倍より大きい。面が平らでないか傾斜している場合、対象の間の距離は、最も近く接近する点の間で測定される。
【００１１】
一対の円周方向の突起２４及び２６の各々が、固定子１８と向い合い、且つぬれ防止剤３０で被覆された部分を持つことが好ましい。ぬれ防止剤は、液体金属軸受を持つＸ線管の分野の当業者に知られており、好ましいぬれ防止剤３０は２酸化チタンである。更に、一対の円周方向の突起２４及び２６の各々が、固定子１８と向かい合い、且つ密封溝３２を含む部分を持つことが好ましい。図２でみて、軸線１６の周りの軸１４の回転方向は、軸１４の上側部分が図面の平面から出てきて、軸１４の下側部分が図の平面に入り込む方向である。密封溝も、液体金属軸受を持つＸ線管の分野の当業者に知られている。円周方向の突起の密封溝のある部分は、ぬれ防止剤を設けた円周方向の突起の部分と同じ部分（図１及び２に示す場合）又は異なる部分（異なる第１の半径方向の距離を持つ縦方向に隣接した部分のように）であってよい。
【００１２】
図３に示す別の実施例では、軸３４が円周方向の突起３６及び３８とは別個の部品であり、円周方向の突起３６及び３８がそれらの間にある基部部材４０と共にモノリシック部品を構成する。図３で、物質４２が、軸３４と固定子４４との間の第２の半径方向の距離に亘って半径方向に伸びて、軸３４及び固定子４４と熱伝導接触していることに注意されたい。円周方向の突起に対するこのほかの設計は当業者に任される。
【００１３】
本発明の好ましい実施例について上に述べたのは、例示のためである。これは本発明を網羅するものではないし、本発明をここに開示したままの形に制限するものでもなく、以上の説明から、色々な変更が考えられることはいうまでもない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって定められることを承知されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の好ましい実施例のＸ線管集成体の簡略断面図。
【図２】図１の線２−２で切った断面図で、円周方向の突起にある密封溝を示す。
【図３】別の実施例の円周方向の突起を示す、図１と同様な簡略断面図。
【符号の説明】
１０ Ｘ線管集成体
１２ Ｘ線管回転子
１４ 軸
１８ Ｘ線管固定子
２０、２２ 軸受
２４、２６ 突起
２８ 物質
３４ 軸
３６、３８ 突起
４０ 基部部材
４２ 物質
４４ 固定子

Claims (12)

1. 動作温度を持つＸ線管集成体に於て、
   全体的に縦方向に伸びる軸線を持つ回転自在の軸を有するＸ線管回転子と、
   前記軸線と全体的に同軸に整合していて、前記軸から半径方向に隔たっているＸ線管固定子と、
   前記軸と前記固定子との間の半径方向に配置されて、互いに第１の縦方向の距離だけ縦方向に隔たっている一対の軸受と、
   いずれも前記軸及び前記固定子のうちの一方から半径方向に伸びる共に、前記軸及び前記固定子のうちの他方から第１の半径方向の距離だけ半径方向に隔たり、且つ互いに縦方向には第２の縦方向の距離だけ隔たり、縦方向に前記一対の軸受の間に前記一対の軸受と隔てて配置される一対の円周方向の突起と、
   金属で構成されていて、前記動作温度で液体である物質であって、前記円周方向の突起の間に縦方向に配置され、且つ前記軸及び前記固定子の間の第２の半径方向の距離を半径方向に伸びていて、動作時に該軸及び該固定子と熱伝導接触して、前記一対の軸受が接触する前記軸と前記固定子との間の熱伝達を行うと共に、電気的な短絡部として作用する物質と
   を含んでいることを特徴とするＸ線管集成体。
2. 前記一対の円周方向の突起の各々が密封溝を含む部分を有する請求項１記載のＸ線管集成体。
3. 前記一対の円周方向の突起の各々が前記軸及び前記固定子のうちの同じ一方から半径方向に伸びている請求項１記載のＸ線管集成体。
4. 前記一対の円周方向の突起の各々が前記軸から半径方向に伸びている請求項３記載のＸ線管集成体。
5. 前記軸及び前記円周方向の突起が一緒にモノリシック部品を構成している請求項１乃至４のいずれかに記載のＸ線管集成体。
6. 前記固定子が前記軸を円周方向に取り囲んでいる請求項１乃至５のいずれかに記載のＸ線管集成体。
7. 前記第１の縦方向の距離が前記第２の縦方向の距離の２倍より大きい請求項１乃至６のいずれかに記載のＸ線管集成体。
8. 前記一対の円周方向の突起の各々が、前記固定子と向かい合う部分を持ち、該部分がぬれ防止剤で被覆されている請求項１乃至７のいずれかに記載のＸ線管集成体。
9. 前記物質が室温で液体である請求項１乃至８のいずれかに記載のＸ線管集成体。
10. 前記軸受がセラミック軸受である請求項１乃至９のいずれかに記載のＸ線管集成体。
11. 前記第２の半径方向の距離が、前記一対の円周方向の突起の各々に対し、前記第１の半径方向の距離の５０倍より大きい請求項１乃至１０のいずれかに記載のＸ線管集成体。
12. 前記第１の半径方向の距離が、前記一対の円周方向の突起の各々に対し、２０μｍと６０μｍとの間である請求項１１記載のＸ線管集成体。

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