JP5422311B2 - 回転陽極型ｘ線管および回転陽極型ｘ線管装置 - Google Patents

Description

本発明は、ターゲットを回転可能に支持する動圧すべり軸受が設けられた回転陽極型Ｘ線管および、このＸ線管を有する回転陽極型Ｘ線管装置に関する。

回転陽極型Ｘ線管装置は、ＣＴ装置に代表される医療診断システム、工業診断システム等に用いられている。この回転陽極型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、これらの回転陽極型Ｘ線管及びステータコイルを収容した筐体と、によって構成されている。

従来の回転陽極型Ｘ線管の一形態は、以下の通りである。すなわち、一部にフランジ部を有する固定軸と、この軸に回転可能に設けられた回転陽極と、この回転陽極に対向配置された陰極と、これらを収容し、一部が開口する真空外囲器と、によって構成されている。なお、この回転陽極Ｘ線管は、固定軸が、真空外囲器の一側面に支持された片持ち構造である。

回転陽極は、固定軸の先端からフランジ部までを、隙間を有して覆うように設けられた有底筒状の回転円筒と、この回転円筒の先端に設けられた円盤状のターゲット（陽極）と、回転円筒の側面に設けられたモータロータと、回転円筒の開口部分に設けられたスラストリングと、によって構成されている。なお、ターゲットと回転円筒との間には、継手部が設けられる場合もある。

固定軸と回転円筒との隙間には、液体金属が充填されている。この液体金属は、回転陽極の回転時に動圧すべり軸受の潤滑剤となる。そして、この動圧すべり軸受に発生する動圧効果によって、回転陽極は回転可能に支持される。

ここで、動圧すべり軸受は、回転陽極の半径方向を支持するためのラジアル軸受と、回転陽極の軸方向を支持するためのスラスト軸受があり、それぞれの軸受を構成する一部には、動圧効果を発生させるための溝が設けられている。

このような従来の回転陽極型Ｘ線管装置において、ステータコイルによりモータロータに磁界を発生させ、これにより回転陽極を回転させる。この状態で、陰極からターゲットに向かって電子ビームを照射する。これにより、ターゲットに電子が衝突すると、真空外囲器に設けられた開口窓から外部にＸ線が放出される。

電子ビームがターゲットに照射されることによりＸ線が発生するが、このとき同時に熱も発生する。従って、ターゲット、特に、電子が衝突する電子衝突面（焦点）は局所的に高温になり、そのままだと熱衝撃によって電子衝突面の表面は瞬時に破壊される。このため、上述の回転陽極は、ターゲットを回転させることにより、ターゲットへの熱入力を分散させ、表面の致命的な破損を防止している。

以上に述べたように、ターゲット（陽極）を回転させるＸ線管を回転陽極型Ｘ線管と称すが、以下の説明においては、単にＸ線管と称す。

このＸ線管においても、電子ビームの照射が一定時間連続して行われると、ターゲットに熱が蓄積され、ターゲットの熱容量を超えると、次第に電子衝突面の温度が上昇するため、許容温度を超えると、表面が損傷し始めるという問題がある。この問題は、ターゲットを大型化して熱容量を増やすことにより解決される。しかし、ターゲットの大型化に伴ってＸ線管が大型化、高重量化、高コスト化するため、ターゲットの大型化により上述の問題を解決することは、好ましい方法ではない。

そこで、ターゲットを冷却する技術の開発が進められている。ターゲットの冷却には、輻射による冷却と、動圧すべり軸受の潤滑剤である液体金属を熱伝達媒体として利用することにより、回転陽極から固定軸に熱を伝達して固定軸内を流れる冷却液によって熱を取り去る方法と、がある。これらの方法のうち、熱伝達によってターゲットを冷却する方法は、輻射によるターゲットの冷却と比べて高い冷却効率が望める。従って、近年では、ターゲットを熱伝達によって冷却することができるＸ線管が主流である（特許文献１等を参照）。

なお、上述のＸ線管は、固定軸が真空外囲器の一側面に支持された片持ち構造であったが、特許文献２には、固定軸が真空外囲器の対向する両側面に支持された両持ち構造のＸ線管も開示されている。この両持ち構造のＸ線管は、片持ち構造のＸ線管と比較して、冷却流体の流れを一方向にでき、同じ流量の冷却流体を流すのに小さい流路径で済むため、固定軸の曲げ剛性を高めることができるという利点がある。さらに、固定軸が両端で支持されているため、固定軸に高負荷が作用した場合に、曲げ変形しにくいという利点がある。

以上に説明した特許文献１、２に記載されたＸ線管は、動圧効果により回転陽極が支持されるが、動圧効果を生じさせるためには、軸受部となる固定軸と回転円筒とが近接配置される必要がある。しかし、ターゲットの温度上昇によって回転円筒が高温になると、回転円筒の熱膨張により、動圧すべり軸受の隙間が拡大するため、軸受の負荷能力が低下し正常な回転運動ができなくなるという問題がある。そこで、固定軸および回転円筒のうち、軸受を構成する箇所についてはこれらを近接させ、軸受以外の箇所においては、固定軸と回転円筒との隙間を広くすることにより熱伝達部を設け、この熱伝達部にも液体金属が充填されることにより、動圧すべり軸受での熱伝達を極力避け、別途設けられた熱伝達部に介在する液体金属を介してターゲットの熱を固定軸内の冷却流体に伝達し、ターゲットを冷却する構成が知られている（特許文献３等を参照）。これによれば、熱伝達は主に熱伝達部において行われるため、動圧すべり軸受の隙間の拡大が抑制される。従って、動圧すべり軸受の負荷能力の低下を抑制することができる。

ところで、Ｘ線管装置が搭載されて使用されるＣＴ装置において、人間等の被検査対象を中心としてＸ線管装置を公転させながら被検査対象にＸ線を照射するヘリカルスキャンの高速化に伴い、Ｘ線管装置内に搭載されるＸ線管には、耐Ｇ性能の向上が求められている。ここで、耐Ｇ性能の向上とは、高速スキャンによってＸ線管が遠心力を受けた場合であっても、固定軸が曲げ変形し難くすることをいう。耐Ｇ性能が低い場合、遠心力が作用した回転陽極を支持することにより、固定軸が曲げ変形し、軸受を構成する回転陽極と固定軸とが相対的に大きく傾くと、軸受端部で回転陽極と固定軸とが接触し、良好な回転性能が得られなくなる。従って、耐Ｇ性能を向上させることにより、回転陽極の回転性能を良好に維持することができる。

Ｘ線管に遠心力が作用した場合であっても、良好な回転性能を維持するためには、十分な曲げ剛性を有した固定軸を用いることにより、耐Ｇ性能を向上させればよい。

一方で、Ｘ線管には、Ｘ線の高出力化も求められている。しかし、高出力化に伴って、ターゲットの発熱量は増大する。従って、高出力化に伴って、高い熱伝達効率でターゲットを冷却する機能が必要不可欠となる。従来の特許文献１乃至３に記載されたＸ線管において、熱伝達効率を上げるためには、固定軸全体の肉厚を薄く形成すればよい。しかし、このように肉厚を薄くすることにより、固定軸の剛性が低下するため、十分な耐Ｇ性能が得られなくなる。すなわち、従来の特許文献１乃至３に記載されたＸ線管においては、耐Ｇ性能の向上と高出力化とを同時に実現することは困難である。

また、従来の特許文献３に記載された従来のＸ線管においては、熱伝達部にも液体金属を介在させるため、軸受以外にも液体金属による粘性抵抗が発生する領域が増し、摩擦損失が増大する。従って、陽極を高速回転させるために、モータの回転トルクを増大させる必要がある。モータの回転トルクは、ステータコイルが発生させる磁界の強さで決まるため、さらに強い磁界を発生させるためには、ステータコイルを大型化しなければならない。ステータコイルの大型化にともない、このＸ線管を具備するＸ線管装置が大きくなるため、Ｘ線管装置の重量は大幅に増大する。ＣＴ装置のヘリカルスキャンの高速化が進む中で、ＣＴ装置の架台に搭載される機器は軽量化が求められており、Ｘ線管装置についても小型化、軽量化の要求が高まっていることから、Ｘ線管装置の大型化や重量の増大は問題となる。

さらに、熱伝達部に介在する液体金属の摩擦熱によって、回転機構の総発熱量が増える。従って、Ｘ線の出力を小さくする、若しくは、熱伝達部の肉厚をさらに薄肉に形成することによって更なる冷却機構を具備させる必要がある。すなわち、耐Ｇ性能の向上と高出力化とを同時に実現することはさらに困難である。

これに加えて、動圧すべり軸受のように潤滑剤を軸受内に引き込み留めるような溝を有していない熱伝達部では、熱伝達媒体である液体金属が想定した熱伝達領域に存在しない可能性があるため、冷却性能が大きくばらつく懸念があり、冷却性能の信頼性が低いという問題がある。

特許第３４６７２９２号公報 米国特許第５８３８７６３号公報 特許第４１１２８２９号公報

上述したように、従来のＸ線管においては、耐Ｇ性能の向上と高出力化とを同時に実現することは困難である。これに加えて、動圧すべり軸受以外に別途熱伝達部が設けられた従来のＸ線管においては、このＸ線管を具備するＸ線管装置が大型化し、重量が増大するという問題がある。

そこで、本発明は、耐Ｇ性能に優れ、高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管若しくは、耐Ｇ性能に優れ、小型、軽量で高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を提供することを目的とする。

本発明による回転陽極型Ｘ線管は、複数の径大部を一部に有し、冷却流体が流れる流路が内部に設けられた固定軸と、この固定軸の前記複数の径大部の肉厚をそれぞれ薄肉に形成することにより、前記流路の一部の流路径がそれぞれ拡大されて設けられた複数の冷却槽と、前記固定軸のうち前記複数の径大部を含む領域を液体金属を介して覆うことにより、前記固定軸に回転可能に支持された回転円筒と、この回転円筒の外周面に設けられた中空円板状のターゲットと、前記ターゲットに対向配置された陰極と、前記固定軸、前記回転円筒、前記ターゲット、および前記陰極を内部に収納し、前記固定軸を支持する真空外囲器と、を具備することを特徴とするものである。
また、本発明による回転陽極型Ｘ線管は、複数の径大部を一部に有し、冷却流体が流れる流路が内部に設けられた固定軸と、この固定軸の前記複数の径大部、およびこれらの前記径大部の間の前記固定軸の肉厚を薄肉に形成することにより、前記流路の一部の流路径が拡大されて設けられた冷却槽と、前記固定軸のうち前記複数の径大部を含む領域を液体金属を介して覆うことにより、前記固定軸に回転可能に支持された回転円筒と、この回転円筒の外周面に設けられた中空円板状のターゲットと、前記ターゲットに対向配置された陰極と、前記固定軸、前記回転円筒、前記ターゲット、および前記陰極を内部に収納し、前記固定軸を支持する真空外囲器と、を具備することを特徴とするものである。
また、本発明による回転陽極型Ｘ線管は、径大部を一部に有し、冷却流体が流れる流路が内部に設けられた固定軸と、この固定軸の径大部の肉厚を薄肉に形成することにより、前記流路の一部の流路径が拡大されて設けられた冷却槽と、前記固定軸のうち前記径大部を含む領域を液体金属を介して覆うことにより、前記固定軸に回転可能に支持された回転円筒と、この回転円筒の外周面に設けられた中空円板状のターゲットと、前記ターゲットに対向配置された陰極と、前記固定軸、前記回転円筒、前記ターゲット、および前記陰極を内部に収納し、前記固定軸を支持する真空外囲器と、を具備し、前記冷却槽は、内部に、前記固定軸と中心軸が同じになるようにして前記固定軸の一部に形成された中実円柱部を有し、前記径大部は、この中実円柱部との間に一定の隙間を有して設けられた筒状の薄肉部により構成され、前記中実円柱部は、この両側面に、前記中実円柱部と前記薄肉部との隙間と、前記薄肉円筒部以外の前記固定軸の流路とを連結する放射状の溝が設けられていることを特徴とするものである。

本発明によれば、冷却流体を流す流路を内部に有する固定軸のうち、動圧すべり軸受の一部を構成する箇所のみを薄肉に形成し、これによって、流路の一部に冷却槽を設けている。これにより、耐Ｇ性能に優れ、高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管を提供することができる。

また、上述のＸ線管は、回転円筒の熱が、薄肉に形成された箇所を含む動圧すべり軸受を介して冷却槽に伝達されるため、動圧すべり軸受以外に、別途熱を伝達する熱伝達部を設ける必要はない。従って、このＸ線管を具備することにより、耐Ｇ性能に優れ、小型、軽量で高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置を示す断面図である。 ラジアル軸受を拡大して示す半断面図である。 図１に示す固定軸のフランジ部の一側面を、固定軸の軸方向から見た半断面図である。 本発明の第２の実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置の要部であって、回転陽極の回転時の断面図である。 本発明の第４の実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置の要部であって、回転陽極の回転時の断面図である。 本発明の第５の実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置の要部であって、回転陽極の回転時の断面図である。 本発明の第６の実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置の要部であって、回転陽極の回転時の断面図である。 本発明の第７の実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置の要部であって、回転陽極の回転時の断面図である。 本発明の第８の実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置の要部であって、回転陽極の回転時の断面図である。 図１０の破線Ａ−Ａ´に沿った断面図である。 図１０の破線Ｂ−Ｂ´に沿った断面図である。 図１０の破線Ｃ−Ｃ´に沿った断面図である。 図２に示されるラジアル軸受の変形例を拡大して示す半断面図である。

以下に、本発明の実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置であって、後述する回転陽極の回転時の断面図である。図１に示すように、本実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置（以下、Ｘ線管装置と称す）は、Ｘ線を放射する回転陽極型Ｘ線管１１（以下、Ｘ線管１１と称す）と、ステータコイル１２と、これらのＸ線管１１及びステータコイル１２を収容した筐体（図示せず）と、によって構成されている。

Ｘ線管１１は、固定軸１３と、この軸１３に回転可能に設けられた回転陽極１４と、回転陽極１４が有するターゲット１５に対向配置された陰極１６と、これらを収容し、一部に開口窓１７を有する真空外囲器１８と、によって構成されている。このＸ線管１１は、固定軸１３が、真空外囲器１８の対向する両側面に支持された両持ち構造であり、陰極１６は、真空外囲器１８の側面に形成されている。

固定軸１３は、この軸方向に沿っていずれか一方に冷却流体を流す流路３０を内部に有する筒型の形状である。この固定軸１３は、他の箇所よりそれぞれ径大に設けられた第１の径大部２６−１および、第２の径大部２６−２を有している。このうち、第２の径大部２６−２の外周面上には、フランジ部１３−１が設けられている。

また、固定軸１３の内部に設けられた流路３０は、一部に、他より流路径が拡大された冷却槽３１を有している。この冷却槽３１は、第１の径大部２６−１を薄肉に形成することにより設けられている。

回転陽極１４は、内径がほぼ一定である筒状の回転円筒１９と、この回転円筒１９の一方の端部近傍に設けられた中空円板状のターゲット１５（陽極）と、回転円筒１９の他方の端部に設けられた円筒状のモータロータ２０と、回転円筒１９の一方の端部を、固定軸１３との間にわずかな隙間を有して塞ぐように設けられた環状のシール２１と、回転円筒１９の他方の端部を、固定軸１３との間にわずかな隙間を有して塞ぐように設けられた環状のスラストリング２２と、によって構成されている。

回転円筒１９は、他方の端部が、固定軸１３のフランジ部１３−１に対応したフランジ部１９−１により構成されている。すなわち、モータロータ２０は、回転円筒１９のフランジ部１９−１に設けられており、また、スラストリング２２は、回転円筒１９のフランジ部１９−１を塞ぐように設けられている。

この回転円筒１９とターゲット１５とは、本実施形態においては、互いに熱を伝わり易くさせるために、一体部品となっている。しかし、回転円筒１９とターゲット１５とは、両方が拡散接合されたものであってもよい。

このような回転円筒１９を有する回転陽極１４は、固定軸１３の第１の径大部２６−１と第２の径大部２６−２とを含む領域を、固定軸１３との間に隙間を有して覆うように設けられている。さらに、回転陽極１４は、ターゲット１５が、固定軸１３に設けられた第1の径大部２６−１の近傍に位置するように設けられる。

固定軸１３と回転陽極１４との隙間には、液体金属２３が充填されている。この液体金属２３は、回転陽極１４が固定軸１３を軸として回転する時に、回転陽極１４を支持する動圧すべり軸受の潤滑剤となるものであり、例えば、ガリウムやガリウムを主成分としたガリウム合金等が主に使用される。

なお、この液体金属２３は、回転陽極１４が回転していない場合には下方に溜まり、主に固定軸１３の第１の径大部２６−１と第２の径大部２６−２との間の液体金属貯蔵部２８に貯蔵される。

ここで、回転陽極１４を支持する動圧すべり軸受は、回転陽極１４の半径方向を支持する第１、第２のラジアル軸受２４−１、２４−２と、回転陽極１４の軸方向を支持するための第１、第２のスラスト軸受２５−１、２５−２と、がある。

第１のラジアル軸受２４−１は、第１の径大部２６−１、この第１の径大部２６−１に対向する回転円筒１９の一部、および、これらの間に介在する液体金属２３によって構成される。同様に、第２のラジアル軸受２４−２は、第２の径大部２６−２のうちフランジ部１３−１を除いた一部、この第２の径大部２６−２の一部に対向する回転円筒１９の一部、および、これらの間に介在する液体金属２３によって構成される。

すなわち、回転陽極１４が回転することにより、静止時に下方に溜まっていた液体金属２３は、回転陽極１４の回転とともに回転陽極１４の回転方向に沿って流れることで生じる遠心力が作用し、回転円筒１９内面全周に張り付いた状態となる。第１、第２のラジアル軸受２４−１、２４−２では、回転陽極１４の回転とともにこの液体金属２３が流れることによって生じる動圧効果により、回転陽極１４の半径方向は支持される。なお、第１の径大部２６−１および第２の径大部２６−２には、動圧効果を生み出すための溝が設けられているが、この溝は、第１のラジアル軸受２４−１、第２のラジアル軸受２４−２をそれぞれ構成する回転円筒１９の一部に設けられていても、同様の効果を有する。動圧効果を生みだす溝の形状およびパターンについては、後述する。

また、第１のスラスト軸受２５−１は、固定軸１３のフランジ部１３−１の一方の側面、このフランジ部１３−１の側面に対向する回転円筒１９の一部、および、これらの間に介在する液体金属２３によって構成される。同様に、第２のスラスト軸受２５−２は、固定軸１３のフランジ部１３−１の他方の側面、このフランジ部１３−１の側面に対向するスラストリング２２、および、これらの間に介在する液体金属２３によって構成される。

すなわち、回転陽極１４が回転することにより、第１、第２のスラスト軸受２５−１、２５−２を構成するそれぞれの液体金属２３は、回転陽極１４の回転方向に沿って流れる。この液体金属２３が流れることによって生じる動圧効果により、回転陽極１４の軸方向は支持される。なお、固定軸１３のフランジ部１３−１の両側面には、動圧効果を生み出すための溝が設けられているが、この溝は、第１のスラスト軸受２５−１を構成する回転円筒１９の一部、および、第２のスラスト軸受２５−２を構成するスラストリング２２にそれぞれ設けられていても、同様の効果を有する。動圧効果を生みだす溝の形状およびパターンについては、後述する。

ここで、動圧すべり軸受２４−１、２４−２、２５−１、２５−２をそれぞれ構成する第１、第２の径大部２６−１、２６−２および固定軸１３のフランジ部１３−１の両側面にそれぞれ設けられる溝について説明する。図２は、第１のラジアル軸受２４−１を拡大して示す半断面図である。図２に示すように、第１の径大部２６−１は、溝が形成されない平面部３２と、この平面部３２の両側に形成された一対の溝部３３と、によって構成されている。このうち、一対の溝部３３には、複数のハ字形状の溝３４が、固定軸１３の第1の径大部２６−１の周面上に一定間隔のパターンで設けられている。すなわち、複数の溝３４は、それぞれ、回転陽極１４が回転する時に、平面部３２に液体金属２３を送り込むような溝形状とパターンとを有している。

図２に示される複数の溝３４を設けることにより、回転陽極１４の回転時には、複数の溝３４によって液体金属２３が平面部３２に送り込まれる。これにより、液体金属２３は、確実に第1の径大部２６−１と回転円筒１９との間に介在させることができる。従って、第１のラジアル軸受２４−１においては、確実に動圧効果が生まれる。さらに、平面部３２には、遠心力によって回転陽極１４が固定軸１３に対して偏心し、回転円筒１９と平面部３２との隙間が狭くなることによって生じるくさび効果によって、流体潤滑膜が形成され回転円筒１９と平面部３２との隙間を広げる方向に圧力を発生させる。すなわち、回転陽極１４は、溝の動圧効果による圧力およびくさび効果による圧力により、安定して回転可能に支持される。

図２に示される第１の径大部２６−１に設けられた溝形状とパターンとは、第２の径大部２６−２にも同様に設けられている。従って、第２のラジアル軸受２４−２においても、確実に動圧効果が生まれる。

なお、このような回転陽極１４の支持は、ヘリカルスキャン方式のＣＴ装置に搭載して使用するＸ線管１１のように、回転陽極１４に大きな遠心力が作用する場合には特に有効である。

図３は、固定軸１３のフランジ部１３−１の一側面を固定軸１３の軸方向から見た半断面図である。図３に示すように、固定軸１３のフランジ部１３−１の一側面には、複数のＶ字形状の溝３５が、回転陽極１４（図３においては図示せず）の回転方向に沿って一定間隔のパターンで設けられている。すなわち、複数のＶ字状の溝３５は、回転陽極１４（図３においては図示せず）が回転するとき、固定軸１３のフランジ部１３−１と回転円筒１９（図３においては図示せず）との間に液体金属２３（図３においては図示せず）を送り込むように設けられている。

再び図１を参照して説明すると、図３に示されるような溝形状とパターンとを設けることにより、回転陽極１４の回転時には、図３に示される複数のＶ字状の溝３５によって、固定軸１３のフランジ部１３−１の一方の側面と回転円筒１９との間に液体金属２３が送り込まれる。これにより、液体金属２３は、確実に固定軸１３のフランジ部１３−１と回転円筒１９との間に介在させることができる。従って、第１のスラスト軸受２５−１においても、確実に動圧効果が生まれる。なお、このような溝形状とパターンとは、固定軸１３のフランジ部１３−１の他方の側面にも同様に設けられている。従って、第２のスラスト軸受２５−２においても、確実に動圧効果が生まれる。第１のスラスト軸受２５−１は、フランジ部１３−１を基準にターゲット側軸方向に動圧効果を生じさせ、第２のスラスト軸受２５−２は、フランジ部１３−１を基準に反ターゲット側軸方向に動圧効果を生じさせる。第１、第２のスラスト軸受２５−１、２５−２は、両軸受が同等の動圧効果を生むことで、両側から回転陽極１４を軸方向に支持している。

以上に、第１、第２のラジアル軸受２４−１、２４−２および第１、第２のスラスト軸受２５−１、２５−２についてそれぞれ説明したが、図１に示すように、第１のラジアル軸受２４−１をターゲット１５に設けた場合、第１のラジアル軸受２４−１は、高温のターゲット１５と冷却槽３１内の低温の冷却流体との間に位置する。従って、第１のラジアル軸受２４−１は温度勾配を有し、この温度勾配が所望の温度勾配より大きくなる場合がある。このとき、回転側である回転円筒１９は、固定側である固定軸１３に比べて高温になるため、回転円筒１９の熱膨張量は大きくなり、第１のラジアル軸受２４−１の隙間が拡大する。このような場合、第１のラジアル軸受２４−１における動圧すべり軸受の負荷能力が低下し、回転陽極１４は、良好な回転運転ができなくなる。このように、第１のラジアル軸受２４−１の温度勾配が所望の温度勾配より大きくなる場合には、回転円筒１９の材料として、固定軸１３の材料よりも線膨張係数の小さい材料を選定することにより、第１のラジアル軸受２４−１の隙間の拡大は抑制される。例えば、回転円筒１９の材料をモリブデン、モリブデン合金とし、固定軸１３の材料を鉄、鋼、鉄-ニッケル合金、鉄-クロム合金、鉄-ニッケル-クロム合金のように鉄を主成分とした鉄系金属とすることにより、第１のラジアル軸受２４−１の隙間の拡大は抑制される。

このようなＸ線管装置において、ステータコイル１２によりモータロータ２０に磁界を発生させ、これにより回転陽極１４を回転させる。このとき、陰極１６からターゲット１５に向かって電子ビームを照射する。これにより、ターゲット１５に電子が衝突すると、真空外囲器１８に設けられた開口窓１７から外部にＸ線が放出される。このとき、熱が発生する。この熱は、ターゲット１５から回転円筒１９に伝達される。ここで、第１のラジアル軸受２４−１は、この軸受２４−１を構成する第１の径大部２６−１が薄肉に形成されており、高い熱伝達効率を有するため、熱伝達部として機能する。従って、回転円筒１９に伝達された熱は、第１のラジアル軸受２４−１を介して冷却槽３１内の冷却流体へと伝達され、冷却流体の移動とともに、熱もＸ線管１１の外部に伝達される。このようにして、ターゲット１５は冷却される。

以上に説明した第１の実施形態に係るＸ線管１１によれば、固定軸１３は、この内部に、第１の径大部２６−１のみを薄肉に形成することにより流路径の一部が拡大された冷却槽３１を有している。従って、固定軸１３の曲げ剛性を劣化させることなく、熱伝達効率を向上させることができる。これにより、耐Ｇ性能に優れ、高出力が可能な信頼性の高い回転陽極型Ｘ線管１１を提供することができる。これにより、ＣＴ装置のヘリカルスキャンによる遠心力が回転陽極１４に作用しても、動圧すべり軸受２４−１、２４−２、２５−１、２５−２は良好な回転性能を維持することができる。

さらに、回転円筒１９の熱は、軸受機能に加えて、熱伝達部としても機能する第１のラジアル軸受２４−１を介して冷却槽３１に伝達されるため、従来のように、動圧すべり軸受２４−１、２４−２、２５−１、２５−２以外の箇所に、別途熱を伝達させる熱伝達部を設ける必要がない。従って、液体金属２３による粘性抵抗が発生する領域は、熱伝達部を有する従来のＸ線管と比較して、少なくすることができる。よって、液体金属２３による摩擦損失が低減されるため、液体金属２３に発生する摩擦熱を最小限に抑えることができ、さらに、この摩擦損失を補償するためにステータコイル１２を大型化する必要がない。従って、このＸ線管１１を具備することにより、耐Ｇ性能に優れ、小型、軽量で高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。

上述の効果に加えて、第１の実施形態のＸ線管１１においては、熱伝達部として機能する第１のラジアル軸受２４−１の一構成要素である第１の径大部２６−１には、例えば図２に示されるように、第１のラジアル軸受２４−１の隙間に確実に液体金属２３を介在させることができる溝が形成されている。従って、上述の回転陽極型Ｘ線管１１および、回転陽極型Ｘ線管装置の冷却性能の信頼性を向上させることができる。

さらに、第１の実施形態のＸ線管１１において、他の各動圧すべり軸受２４−２、２５−１、２５−２の一構成要素である第２の径大部２６−２、固定軸１３のフランジ部１３−１には、例えば図２、図３に示されるように、他の各軸受２４−２、２５−１、２５−２の隙間にも、確実に液体金属２３を介在させることができる溝が形成されている。従って、各軸受２４−１、２４−２、２５−１、２５−２に確実に動圧効果を発生させることができるため、回転陽極１４の支持の信頼性を向上させることもできる。

さらに、第１、第２の径大部２６−１、２６−２には、図２に示されるように、平面部３２と、この平面部３２に液体金属２３を送り込む溝形状とパターンとを有する溝部３３とが形成されている。このとき、回転陽極１４は、この平面部３２に形成される流体潤滑膜によっても支持される。さらに、凹凸がない平面部３２により、熱伝達効率を向上させる。従って、回転陽極１４の支持の信頼性をさらに向上させることができると同時に、上述のＸ線管１１若しくは、Ｘ線管装置の更なる高出力が可能である。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態の回転陽極型Ｘ線管装置であって、回転陽極３８の回転時の断面図である。このＸ線管装置の説明においては、第１の実施形態のＸ線管装置と異なる箇所について説明する。

図４に示すように、第２の実施形態のＸ線管装置は、第１の実施形態のＸ線管装置と比較して、固定軸３６が真空外囲器１８の一側面に支持された片持ち構造のＸ線管３７を有する点が異なっている。すなわち、第２の実施形態に係るＸ線管３７において、固定軸３６の一端は、真空外囲器１８内に位置している。

この第２の実施形態に係るＸ線管３７において、固定軸３６は、この軸方向に沿って冷却流体を循環させる流路４０を内部に有する有底筒型の形状である。この固定軸３６は、他の箇所よりそれぞれ径大に設けられた第１の径大部２６−１および、第２の径大部２６−２を有している。このうち、第１の第１の径大部２６−１は、固定軸３６の一端に設けられている。また、第２の径大部２６−２は、第１の径大部２６−１と離間した位置に設けられている、なお、第２の径大部２６−２の外周面上には、フランジ部３６−１が設けられている。

また、固定軸１３の内部に設けられた流路４０は、一部に、他より流路径が拡大された冷却槽４１を有している。この冷却槽４１は、第１の径大部２６−１を薄肉に形成することにより設けられている。

さらに、流路４０は、冷却流体を固定軸３６の端部まで流入させる流入路４０−１と、この流入路４０−１の周囲を覆うように形成され、冷却流体を固定の端部から外部に流出させる流出路４０−２と、を有しており、これらの流入路４０−１と流出路４０−２とは、固定軸３６の端部に設けられた冷却槽４１によって接合されている。

回転陽極３８は、固定軸３６のフランジ部３６−１に対応したフランジ部３９−１を有し、内径がほぼ一定の有底筒状の回転円筒３９と、この回転円筒３９の底部近傍に設けられた中空円板状のターゲット１５（陽極）と、回転円筒３９のフランジ部３９−１に設けられた円筒状のモータロータ２０と、回転円筒３９のフランジ部３９−１を、固定軸３６との間にわずかな隙間を有して塞ぐように設けられた環状のスラストリング２２と、によって構成されている。

回転円筒３９は、固定軸３６の一端および、第１の径大部２６−１と第２の径大部２６−２とを含む領域を、固定軸３６との間に隙間を有して覆うように設けられている。さらに、このような回転円筒３９を有する回転陽極３８は、ターゲット１５が、第1の径大部２６−１の近傍に位置するように設けられる。

なお、回転陽極３８の支持機構は、第１の実施形態と同様である。すなわち、回転陽極３８は、第１の実施形態と同様に構成された動圧すべり軸受２４−１、２４−２、２５−１、２５−２によって回転可能に支持されている。

このような第２の実施形態に係るＸ線管３７若しくはＸ線管装置であっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、耐Ｇ性能に優れ、高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管３７を提供することができる。また、このＸ線管３７を具備することにより、耐Ｇ性能に優れ、小型、軽量で高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。さらに、これらのＸ線管３７若しくはＸ線管装置の冷却性能の信頼性を向上させることができる。これらに加えて、回転陽極３８の支持の信頼性も向上させることができる。

なお、第２の実施形態におけるＸ線管３７は、固定軸３６が真空外囲器１８の一側面に支持された片持ち構造であるため、第１の実施形態における両持ち構造のＸ線管１１と比較して、耐Ｇ性能は劣る。しかし、この片持ち構造のＸ線管３７は、回転陽極３８に作用する遠心力が小さい場合のＸ線管装置に適用することにより、耐Ｇ性能に優れ、小型、軽量で高出力が可能な信頼性の高い回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。

以降の各実施形態に係るＸ線管装置は、第１の実施形態のＸ線管装置と比較して、各Ｘ線管が有する固定軸および回転陽極以外の各構成（筐体、ステータコイル１２、真空外囲器１８および陰極１６）は、全て同様の構成であるため、同様の構成については説明を省略するとともに図示も省略する。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係るＸ線管装置の要部であって、回転陽極の回転時の断面図である。図５に示すように、第３の実施形態に係るＸ線管装置は、第１の実施形態のＸ線管装置と比較して、固定軸４５の内部に設けられた流路４７は、他より流路径が拡大された冷却槽４８を有しており、この冷却槽４８は、第１の径大部２６−１、第２の径大部２６−２および、これらの間の固定軸４５の肉厚を、一様に薄肉に形成することにより設けられている点が異なる。すなわち、第１の実施形態と比較して、冷却槽４８の固定軸４５の軸方向の長さが拡大されて設けられている点が異なる。

なお、回転陽極１４の支持機構は、第１の実施形態と同様である。すなわち、回転陽極１４は、第１の実施形態と同様に構成された動圧すべり軸受２４−１、２４−２、２５−１、２５−２によって回転可能に支持されている。

このような第３の実施形態に係るＸ線管４９若しくはＸ線管装置であっても、第１の実施形態と同様に、耐Ｇ性能に優れ、高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管４９を提供することができる。また、このＸ線管４９を具備することにより、耐Ｇ性能に優れ、小型、軽量で高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。さらに、これらのＸ線管４９若しくはＸ線管装置の冷却性能の信頼性を向上させることができる。これらに加えて、回転陽極１４の支持の信頼性も向上させることができる。

さらに、第３の実施形態に係るＸ線管４９若しくはＸ線管装置によれば、第１の実施形態と比較して、冷却槽４８が、固定軸４５の軸方向に拡大されて設けられているため、回転円筒１９が有する熱を冷却槽４８に伝達する箇所が増す。よって、第１の実施形態に係るＸ線管１１若しくはＸ線管装置と比較して、熱伝達効率を向上させることができる。従って、より高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管４９若しくは、回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。

これに加えて、第３の実施形態に係るＸ線管４９若しくはＸ線管装置によれば、冷却槽４８が固定軸４５の軸方向に拡大されて設けられているため、冷却流体の流れがスムースになる。よって、熱伝達効率をさらに向上させることができる。従って、さらに高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管４９若しくは、回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。

なお、この構成は、ターゲット１５からの発熱に加えて、回転円筒１９が高速回転することによって、第２のラジアル軸受２４−２自身の発熱量が大きくなる場合には有効である。

（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態に係るＸ線管装置の要部であって、回転陽極の回転時の断面図である。図６に示すように、第４の実施形態に係るＸ線管装置は、第１の実施形態のＸ線管装置と比較して、固定軸５０の内部に設けられた流路５３は、他より流路径が拡大された冷却槽５３を有しており、この冷却槽５３は、第１の径大部２６−１、第２の径大部２６−２および、これらの間の固定軸５０の肉厚を、ターゲット１５に近づくに従って、階段状に薄肉に形成することにより設けられている点が異なる。すなわち、冷却槽５３は、第１の径大部２６−１の肉厚が、第２の径大部２６−２の肉厚よりも薄くなるように形成することにより、ターゲット１５に近づくに従って、階段状に流路径が拡大されて設けられている。

なお、回転陽極１４の支持機構は、第１の実施形態と同様である。すなわち、回転陽極１４は、第１の実施形態と同様に構成された動圧すべり軸受２４−１、２４−２、２５−１、２５−２によって回転可能に支持されている。

このような第４の実施形態に係るＸ線管５４若しくはＸ線管装置であっても、第１の実施形態と同様に、耐Ｇ性能に優れ、高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管５４を提供することができる。また、このＸ線管５４を具備することにより、耐Ｇ性能に優れ、小型、軽量で高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。さらに、これらのＸ線管５４若しくはＸ線管装置の冷却性能の信頼性を向上させることができる。これらに加えて、回転陽極１４の支持の信頼性も向上させることができる。

また、冷却槽５３が固定軸５０の軸方向に向かって拡大されて設けられているため、第３の実施形態に係るＸ線管４９若しくはＸ線管装置と同様に、より高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管５４若しくは、回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。

これに加えて、第４の実施形態に係るＸ線管５４若しくはＸ線管装置によれば、第３の実施形態に係るＸ線管４９若しくはＸ線管装置と比較して、第２の径大部２６−２の肉厚が厚く形成された場合、より耐Ｇ性能に優れた回転陽極型Ｘ線管５４若しくは回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。

また、第３の実施形態に係るＸ線管４９若しくはＸ線管装置と比較して、第１の径大部２４−２の肉厚が薄く形成された場合、より冷却性能を向上させることができるため、より高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管５４若しくは回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。

なお、この構成は、例えば、ターゲット１５および第１、第２のラジアル軸受２４−１、２４−２において熱が発生するが、ターゲット１５および第１のラジアル軸受２４−１に発生する熱量の総和が、第２のラジアル軸受２４−２に発生する熱量に比べて多い場合等、ターゲット１５に近いほど高い熱伝達効率が必要な場合には、特に有効である。

（第５の実施形態）
図７は、第５の実施形態のＸ線管装置の要部であって、回転陽極の回転時の断面図である。図７に示すように、第５の実施形態のＸ線管装置は、第１の実施形態のＸ線管装置と比較して、固定軸４２の内部に設けられた流路４３は、第１の実施形態と同じ箇所に、同様に設けられた第１の冷却槽３１−１の他に、この第１の冷却槽３１−１と離間する位置にも、他より流路径が拡大された第２の冷却槽３１−２を有している点が異なる。なお、第２の冷却槽３１−１は、第２の径大部２６−２を薄肉に形成することにより設けられている。

この構成は、言い換えれば、第４の実施形態における冷却槽５３の中間部分を肉厚化することにより、第４の実施形態における冷却槽５３を第１の冷却槽３１−１と第２の冷却槽３１−２とに分断された構成である。

第１の冷却槽３１−１は、第２の冷却槽３１−２と比較して、より薄肉に形成することにより設けられており、これにより、第２の冷却槽３１−２より熱伝達効率が向上される。これは、ターゲット１５により近いほど、より高い熱伝達効率が要求されるためである。

上述の構成の場合、固定軸４２の内部を流れる冷却流体が流れる方向はどちらの方向であってもよいが、図７に示すように、図面左から右方向に冷却流体が流れる方が好ましい。これは、ターゲット１５に近い第１の冷却槽３１−１において高温になった冷却流体を、速やかに固定軸４２外に排出することができるためである。これについては、上述の第１、第３、第４の各実施形態および、後述する第６、第７、第８の各実施形態においても同様である。

なお、回転陽極１４の支持機構は、第１の実施形態と同様である。すなわち、回転陽極１４は、第１の実施形態と同様に構成された動圧すべり軸受２４−１、２４−２、２５−１、２５−２によって回転可能に支持されている。

このような第５の実施形態に係るＸ線管４４若しくはＸ線管装置であっても、第１の実施形態と同様に、耐Ｇ性能に優れ、高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管４４を提供することができる。また、このＸ線管４４を具備することにより、耐Ｇ性能に優れ、小型、軽量で高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。さらに、これらのＸ線管４４若しくはＸ線管装置の冷却性能の信頼性を向上させることができる。これらに加えて、回転陽極１４の支持の信頼性も向上させることができる。

さらに、第５の実施形態に係るＸ線管４４若しくはＸ線管装置によれば、第１の実施形態と比較して、第２の径大部２６−２も薄肉に形成されているため、回転円筒１９が有する熱を伝達する箇所が増す。よって、第１の実施形態に係るＸ線管１１若しくはＸ線管装置と比較して、熱伝達効率を向上させることができる。従って、より高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管４４若しくは、回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。

なお、この構成は、第３、第４の実施形態における冷却性能をほぼ維持しつつ、さらに耐Ｇ性能を向上させたい場合には有効である。

（第６の実施形態）
図８は、第６の実施形態に係るＸ線管装置の要部であって、回転陽極の回転時の断面図である。図８に示すように、第６の実施形態に係るＸ線管装置は、第１の実施形態のＸ線管装置と比較して、ターゲット５５の付根に円周状の切り欠き部５６を有している点が異なる。

この切り欠き部５６は、ターゲット５５の熱膨張による変形に起因して回転円筒１９が変形することを抑制するように作用する。すなわち、ターゲット５５は、電子が衝突する電子衝突面５５−１が電子衝突により局所的に高温になるため、電子衝突面５５−１が局所的に大きく熱膨張する。これにより、ターゲット５５は図８の矢印ａで示す方向に反り返るように熱変形する。このようにターゲット５５が熱変形した場合、切り欠き部５６が設けられない場合には回転円筒１９も変形するが、この切り欠き部５６を設けることによりターゲット５５が曲げに対して柔構造となるため、ターゲット５５の熱膨張による変形により回転円筒１９が変形することを抑制する。

なお、回転陽極５８の支持機構は、第１の実施形態と同様である。すなわち、回転陽極５８は、第１の実施形態と同様に構成された動圧すべり軸受２４−１、２４−２、２５−１、２５−２によって回転可能に支持されている。

このような第６の実施形態に係るＸ線管５７若しくはＸ線管装置であっても、第１の実施形態と同様に、耐Ｇ性能に優れ、高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管５７を提供することができる。また、このＸ線管５７を具備することにより、耐Ｇ性能に優れ、小型、軽量で高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。さらに、これらのＸ線管５７若しくはＸ線管装置の冷却性能の信頼性を向上させることができる。これらに加えて、回転陽極５８の支持の信頼性も向上させることができる。

さらに、第６の実施形態に係るＸ線管５７若しくは、回転陽極型Ｘ線管装置においては、ターゲット５５に円周状の切り欠き部５６が設けられるため、ターゲット５５の熱膨張による変形により回転円筒１９が変形することが抑制される。反対に、例えば図１に示すターゲット１５のように、切り欠き部５６が設けられない場合には、ターゲット１５の変形に起因して回転円筒１９も変形する。この場合、第１のラジアル軸受２４−１の隙間が拡大し、軸受の負荷能力が低下するため、回転陽極１４の良好な回転運転が阻害される。すなわち、ターゲット５５に円周状の切り欠き部５６を設けることにより、回転円筒１９が変形することが抑制され、回転陽極５８の良好な回転運転が維持されるため、より高出力化が可能な回転陽極型Ｘ線管５７若しくは、回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。

上述のように、この構造は、回転陽極型Ｘ線管５７若しくは、回転陽極型Ｘ線管装置をより高出力化する場合には有効である。すなわち、高出力化に伴って、ターゲット５５は非常に高温になるが、このターゲット５５を冷却するための冷却槽３１は、第１の径大部２６−１の肉厚を薄く形成することにより設けられるが、耐Ｇ性能が維持される程度までしか薄肉にすることができない。このような場合には、第１のラジアル軸受２４−１によるターゲット５５の冷却と同時に、ターゲット５５の変形に起因する回転円筒１９の変形も抑制する必要があり、このような場合には、切り欠き部５６を設けることは有効である。また、切り欠きの部５６の位置は、上述の効果が得られる位置であればターゲット５５の付根に限定するものではない。

（第７の実施形態）
図９は、第７の実施形態に係るＸ線管装置の要部であって、回転陽極の回転時の断面図である。図９に示すように、第７の実施形態に係るＸ線管装置は、第１の実施形態のＸ線管装置と比較して、ターゲット５９の肉厚を厚く形成し、さらに、ターゲット５９の外周から回転円筒１９との付根にかけてさらに厚く形成している点が異なる。

このようにターゲット５９を厚く形成することによっても、ターゲット５９の熱膨張による変形に起因する回転円筒１９の変形は抑制される。すなわち、ターゲット５９を厚く形成することにより、ターゲット５９の剛性は高められる。従って、ターゲット５９の熱膨張による変形に起因する回転円筒１９の変形は抑制される。

なお、回転陽極６１の支持機構は、第１の実施形態と同様である。すなわち、回転陽極６１は、第１の実施形態と同様に構成された動圧すべり軸受２４−１、２４−２、２５−１、２５−２によって回転可能に支持されている。

このような第７の実施形態に係るＸ線管６０若しくはＸ線管装置であっても、第１の実施形態と同様に、耐Ｇ性能に優れ、高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管６０を提供することができる。また、このＸ線管６０を具備することにより、耐Ｇ性能に優れ、小型、軽量で高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。さらに、これらのＸ線管６０若しくはＸ線管装置の冷却性能の信頼性を向上させることができる。これらに加えて、回転陽極６１の支持の信頼性も向上させることができる。

さらに、第７の実施形態に係るＸ線管６０若しくはＸ線管装置においては、ターゲット５９の肉厚が厚く形成されているため、ターゲット５９の熱膨張による変形により回転円筒１９が変形することが抑制される。これにより、回転陽極６１の良好な回転運転が維持されるため、より高出力化が可能な回転陽極型Ｘ線管６０若しくは、回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。

この構造も、回転陽極型Ｘ線管６０若しくは、回転陽極型Ｘ線管装置をより高出力化する場合には有効である点は、第６の実施形態と同様である。

（第８の実施形態）
図１０は、第８の実施形態に係るＸ線管装置の要部であって、回転陽極の回転時の断面図である。図１０に示すように、第８の実施形態に係るＸ線管装置は、第１の実施形態のＸ線管装置と比較して、冷却槽７１の構造が異なる。

第８の実施形態に係るＸ線管装置において、冷却槽７１の内部には、固定軸６２よりも径が小さい中実円柱部６４が設けられている。さらに、冷却槽７１は、中実円柱部６４の外周面との間に一定の隙間を有するように、筒状の薄肉部６５を設けることによって形成されている。なお、この薄肉部６５は、第１のラジアル軸受２４−１を構成する一要素となるものであり、第１の実施形態の第１の径大部２６−１と同様に、外径が他よる径大になるように設けられる。これにより、本実施形態における第１のラジアル軸受２４−１は、薄肉部６５、この薄肉部６５に対向する回転円筒１９の一部、および、これらの間に介在する液体金属２３によって構成される。

中実円柱部６４は、この中心軸が、固定軸６２の中心軸と同じになるようにして固定軸６２の一部に形成されている。また、このように形成された、中実円柱部６４の両端面には、放射状の孔６６が設けられている。

薄肉部６５は、固定軸６２と異なる部品で構成される。しかし、薄肉部６５は、固定軸６２を構成する材料と同一材料によって形成されてもよいし、異なる材料によって形成されてもよい。

このような冷却槽７１を含む流路６７は、冷却槽７１以外の第１の流路６７−１と、中実円柱部６４の両端面に設けられた放射状の孔６６と、中実円柱部６４と薄肉部６５との隙間である第２の流路６７−２と、によって構成される。なお、第１の流路６７−１と第２の流路６７−２とは、放射状の孔６６によって連結されている。

ここで、上述の流路６７について、さらに詳しく説明する。図１１は、図１０の破線Ａ−Ａ´に沿った断面図、図１２は、図１０の破線Ｂ−Ｂ´に沿った断面図、図１３は、図１０の破線Ｃ−Ｃ´に沿った断面図である。中実円柱部６４に設けられた放射状の孔６６は、図１１、図１２に示すように、中実円柱部６４の中心軸から外周面方向にかけて、複数設けられている。そして、これらの放射状の孔６６は、孔６６の断面積の合計が、第１の流路６７−１の断面積と等しくなるように構成されている。

さらに、図１３に示すように、第２の流路６７−２は、この隙間の断面積が、第１の流路６７−１の断面積と等しくなるように構成されている。

すなわち、流路６７は、任意の断面において常に断面積が一定になるように設けられている。

なお、回転陽極１４の支持機構は、第１の実施形態と同様である。すなわち、回転陽極６１は、第１の実施形態と同様に構成された動圧すべり軸受２４−１、２４−２、２５−１、２５−２によって回転可能に支持されている。

このような第８の実施形態に係るＸ線管６８若しくはＸ線管装置であっても、第１の実施形態と同様に、耐Ｇ性能に優れ、高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管３７を提供することができる。また、このＸ線管６８を具備することにより、耐Ｇ性能に優れ、小型、軽量で高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。さらに、これらのＸ線管６８若しくはＸ線管装置の冷却性能の信頼性を向上させることができる。これらに加えて、回転陽極１４の支持の信頼性も向上させることができる。

さらに、第８の実施形態に係るＸ線管６８若しくはＸ線管装置においては、冷却槽７１の内部に中実円柱部６４が設けられているため、より耐Ｇ性能に優れた回転陽極型Ｘ線管６８若しくは、回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。

これに加えて、第８の実施形態に係るＸ線管６８若しくはＸ線管装置においては、流路６７が、任意の断面において常に断面積が一定になるように設けられている。従って、スムースに冷却流体を流入、排出することができ、高温な冷却流体が、冷却槽７１において淀むことがない。従って、熱伝達効率をさらに向上させ、高出力が可能な回転陽極型Ｘ線管６８若しくは、回転陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。

なお、この構造は、ＣＴ装置に搭載され、ヘリカルスキャンによる遠心力がＸ線管に作用するような、高い耐Ｇ性能が要求される場合には有効である。

以上に、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではない。例えば、図１、図４、図８、図９、図１０にそれぞれ示される各実施形態において、固定軸１３、３６、５０、６２のうち、薄肉に形成される第１の径大部２６−１は、ターゲット１５、５５、５９の近傍に設けられていた。これは、ターゲット１５、５５、５９からの発熱量が多い場合には有効である。しかし、例えば、回転円筒１９、３９が高速回転する場合等、第２のラジアル軸受２４−２からの発熱量が多い場合には、第２の径大部２６−２を、薄く形成してもよい。このように、固定軸１３、３６、５０、６２のうち、薄肉に形成される箇所は、発熱量が多い箇所の近傍に設けられることが好ましい。

上述の他にも、薄肉に形成される箇所は、動圧すべり軸受を構成する一要素となるように設けられれば、いずれの箇所に設けられてもよい。例えば、第１の実施形態に係るＸ線管１１において、回転円筒１９に覆われる固定軸１３の全体が、他より径大に設けられた構造の場合、この径大部と、回転円筒１９と、これらの間に介在する液体金属２３と、によって、ラジアル軸受が構成される。この場合、薄肉に形成される箇所は、径大部のいずれの箇所であってもよい。

また、第１の径大部２６−１、第２の径大部２６−２等、薄肉に形成される箇所の肉厚および、薄肉に形成される箇所の長さは、熱伝達効率と耐Ｇ性能とを考慮して、共に所望の特性が得られる程度であればよく、肉厚および長さは限定されない。従って、例えば図５に示される第３の実施形態のＸ線管装置のように、第１の冷却槽３１−１と第２の冷却槽３１−２とを有する構造において、これらの冷却槽３１−１、３１−２の中央の位置にターゲット１５が位置する場合、第１の径大部２６−１の肉厚と、第２の径大部２６−２の肉厚とが、同程度になるように形成することにより、互いに同程度の熱伝達効率を有するように形成してもよい。

これにより、冷却槽３１、４１、４８、５３、第１、第２の冷却槽３１−１、３１−２の形状および大きさも、熱伝達効率と耐Ｇ性能とを考慮して、共に所望の特性が得られる程度であればよく、形状および大きさは限定されない。例えば、冷却槽３１、４１、４８、５３、第１、第２の冷却槽３１−１、３１−２は、各冷却槽３１、４１、４８、５３、３１−１、３１−２の側面がテーパ状に広がる形状であってもよい。このようにテーパ状に形成することにより、冷却流体の流れがスムースになるため、圧力損失を低減できるとともに、各冷却槽３１、４１、４８、５３、３１−１、３１−２において、高温の冷却流体が淀むことがなくなるため、熱伝達効率を向上させることができる。

また、第１、第２のラジアル軸受２４−１、２４−２に動圧効果を発生させる溝形状とパターンとは、図２に示される溝形状とパターンとに限定されるものではない。例えば、平面部３２が設けられない溝形状とパターンとであってもよい。図１４は、第１の径大部６９−１に設けられる溝形状とパターンの変形例を拡大して示す側面図である。図１４に示すように、第１の径大部６９−１には、複数のＶ字形状の溝７０が回転陽極１４の回転方向に沿って一定間隔のパターンで設けられている。この場合、第１の径大部６９−１と回転円筒１９との間において、特にＶ字状の溝７０の中央近傍に液体金属２３を送り込むため、この部分に確実に動圧効果を生じさせることができる。しかし、平面部３２は設けられないため、くさび効果による圧力は生じない。従って、図２に示される第１のラジアル軸受２４−１と比較して、遠心力作用時の回転陽極１４の支持の信頼性は低下する。しかし、軸受に高い負荷能力が必要ないＸ線管の場合には、図１４に示される溝形状とパターンとを有する第１の径大部６９−１を一要素とする第１のラジアル軸受が適用されてもよい。

また、第１、第２の径大部２６−１、２６−２、６９−１には、図２、図１４に示されるような溝３４、７０が設けられなくてもよい。この場合、回転陽極１４は、主に、くさび効果による圧力により、固定軸１３に回転可能に支持される。

また、固定軸１３、３６、４２、４５、５０、６２のフランジ部１３−１、３６−１、４２−１、４５−１、５０−１、６２−１に設けられる溝形状とパターンとは、必ずしも図３に示される溝形状とパターンとである必要はなく、例えば、フランジ部１３−１、３６−１、４２−１、４５−１、５０−１、６２−１には、中心から外部方向に向かって放射状に設けられた溝形状とパターンとが設けられていてもよい。

また、第３乃至第８の実施形態に係るＸ線管装置は、両持ち構造であったが、これらをそれぞれ片持ち構造としてもよい。この場合、両持ち構造のＸ線管装置と比較すれば耐Ｇ性能は劣る。しかし、高い耐Ｇ性能が要求されないＸ線管装置に適用すれば、各実施形態における効果を得ることができる。

１１、３７、４４、４９、５４、５７、６０、６８・・・回転陽極型Ｘ線管（Ｘ線管）
１２・・・ステータコイル
１３、３６、４２、４５、５０、６２・・・固定軸
１３−１、３６−１、４２−１、４５−１、５０−１、６２−１・・・フランジ部
１４、３８、５８、６１・・・回転陽極
１５、５５、５９・・・ターゲット
１６・・・陰極
１７・・・開口窓
１８・・・真空外囲器
１９、３９・・・回転円筒
１９−１、３９−１・・・フランジ部
２０・・・モータロータ
２１・・・シール
２２・・・スラストリング
２３・・・液体金属
２４−１・・・第１のラジアル軸受
２４−２・・・第２のラジアル軸受
２５−１・・・第１のスラスト軸受
２５−２・・・第２のスラスト軸受
２６−１、６９−１・・・第１の径大部
２６−２・・・第２の径大部
２８・・・液体金属貯蔵部
３０、４０、４３、４７、５２、６７・・・流路
３１、４１、４８、５３、７１・・・冷却槽
３１−１・・・第１の冷却槽
３１−２・・・第２の冷却槽
３２・・・平面部
３３・・・溝部
３４・・・溝
３５・・・Ｖ字状の溝
４０−１・・・流入路
４０−２・・・流出路
５５−１・・・電子衝突面
５６・・・切り欠き部
６４・・・中実円柱部
６５・・・薄肉部
６６・・・放射状の孔
６７−１・・・第１の流路
６７−２・・・第２の流路
７０・・・フランジ部に設けられるＶ時状の溝

Claims (6)

1. 複数の径大部を一部に有し、冷却流体が流れる流路が内部に設けられた固定軸と、
   この固定軸の前記複数の径大部の肉厚をそれぞれ薄肉に形成することにより、前記流路の一部の流路径がそれぞれ拡大されて設けられた複数の冷却槽と、
   前記固定軸のうち前記複数の径大部を含む領域を液体金属を介して覆うことにより、前記固定軸に回転可能に支持された回転円筒と、
   この回転円筒の外周面に設けられた中空円板状のターゲットと、
   前記ターゲットに対向配置された陰極と、
   前記固定軸、前記回転円筒、前記ターゲット、および前記陰極を内部に収納し、前記固定軸を支持する真空外囲器と、
   を具備することを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
2. 前記複数の冷却槽は、前記ターゲットに近いほど、前記径大部の肉厚が薄く形成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。
3. 複数の径大部を一部に有し、冷却流体が流れる流路が内部に設けられた固定軸と、
   この固定軸の前記複数の径大部、およびこれらの前記径大部の間の前記固定軸の肉厚を薄肉に形成することにより、前記流路の一部の流路径が拡大されて設けられた冷却槽と、
   前記固定軸のうち前記複数の径大部を含む領域を液体金属を介して覆うことにより、前記固定軸に回転可能に支持された回転円筒と、
   この回転円筒の外周面に設けられた中空円板状のターゲットと、
   前記ターゲットに対向配置された陰極と、
   前記固定軸、前記回転円筒、前記ターゲット、および前記陰極を内部に収納し、前記固定軸を支持する真空外囲器と、
   を具備することを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
4. 前記冷却槽は、ターゲットに近づくに従って階段状に前記流路径が拡大されて設けられたことを特徴とする請求項３に記載の回転陽極型Ｘ線管。
5. 径大部を一部に有し、冷却流体が流れる流路が内部に設けられた固定軸と、
   この固定軸の径大部の肉厚を薄肉に形成することにより、前記流路の一部の流路径が拡大されて設けられた冷却槽と、
   前記固定軸のうち前記径大部を含む領域を液体金属を介して覆うことにより、前記固定軸に回転可能に支持された回転円筒と、
   この回転円筒の外周面に設けられた中空円板状のターゲットと、
   前記ターゲットに対向配置された陰極と、
   前記固定軸、前記回転円筒、前記ターゲット、および前記陰極を内部に収納し、前記固定軸を支持する真空外囲器と、
   を具備し、
   前記冷却槽は、内部に、前記固定軸と中心軸が同じになるようにして前記固定軸の一部に形成された中実円柱部を有し、
   前記径大部は、この中実円柱部との間に一定の隙間を有して設けられた筒状の薄肉部により構成され、
   前記中実円柱部は、この両側面に、前記中実円柱部と前記薄肉部との隙間と、前記薄肉円筒部以外の前記固定軸の流路とを連結する放射状の溝が設けられていることを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
6. 前記固定軸の流路の断面積、前記中実円柱部と前記薄肉部との隙間の断面積、および前記中実円柱部の両端に設けられた放射状の溝の断面積の総和は、等しいことを特徴とする請求項５に記載の回転陽極型Ｘ線管。

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