JPH11224627A

JPH11224627A - ストラドルベアリングアセンブリー

Info

Publication number: JPH11224627A
Application number: JP10317683A
Authority: JP
Inventors: Gerald J Carlson; ジェイカールソンジェラルド; Jason P Harris; ピーハーリスジェイソン
Original assignee: Picker International Inc
Current assignee: Philips Nuclear Medicine Inc
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1998-11-09
Publication date: 1999-08-17
Anticipated expiration: 2018-11-09
Also published as: DE69842062D1; EP0917176A3; JP4298826B2; US5978447A; EP0917176A2; EP0917176B1

Abstract

(57)【要約】【課題】荷重分担、熱影響、摩耗に関わる寿命、熱補
正、熱による陽極の移動等関して最適なストラドルベア
リング配置を提供する。【解決手段】回転アセンブリーはＸ線管の中でシャフ
トを介して回転軸の回りを回転する陽極アセンブリーを
含んでいる。シャフトはベアリングハウジングを有する
ストラドルベアリングアセンブリーによって保持されて
いる。ベアリングハウジングは作動中に陽極アセンブリ
ーからの熱を取り除くための冷却ダクトを形作する。第
一、第二のベアリングは回転アセンブリーの質量の中心
の互いに反対側に配置されている。第二のベアリングは
第一のベアリングより熱伝導経路において陽極アセンブ
リーに近いところに配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ストラドルベアリ
ングアセンブリーに関し、特にＸ線管ベアリングアセン
ブリーとの関連におけるストラドルベアリングアセンブ
リーに関したものであり、特にこれに関して説明する。
しかしながら、本発明は又、他のアプリケーションにお
いてもベアリングアセンブリーと関連して用途があるこ
とを理解されたい。

【０００２】

【発明の背景】Ｘ線放射を用いる従来の診断法には、患
者の静止陰影がＸ線フィルム上に作り出されるＸ線撮影
法、弱出力のＸ線が患者を通り抜けた後蛍光スクリーン
にぶつかることにより可視化されたリアルタイムの陰陽
影が作り出されるＸ線透視法、患者の体の回りを回転す
る高出力のＸ線管によって作りだされるＸ線から完全な
患者の映像を電子的に再構築するコンピュータ断層撮影
法が含まれる。典型的なＸ線管の中では、電子は熱電子
が放出されるまで加熱されたフィラメントコイルから発
生する。電子は陰極からガラス製のエンベロープによっ
て仕切られた真空管を通って陽極に向けて光線として加
速される。電子が高い運動エネルギーを持って陽極に衝
突して急激に減速する際にＸ線が放射される。Ｘ線管ア
センブリーはＸ線が透過できる窓を持ったハウジングの
中に入れられており、陽極からの放射線は試験又は治療
を受ける対象に向かって、その窓を通過出来るようにな
っている。

【０００３】ほとんどのＸ線管の設計は電子の源として
フィラメントを採用している。フィラメントはワイヤの
コイルであり、電圧を加えられるとフィラメントから電
子が熱放射される。陰極と陽極の間の直流電位差により
電子は陽極に向かって加速される。この電位差はしばし
ば約１５０，０００ボルト近くにもなるので（接地比＋
−７５，０００ボルト）、種々の管の構成部品間には十
分な電気的絶縁が必要となる。ある種の低出力Ｘ線管で
は、陰極のフィラメントからの電子が固定ターゲット陽
極へ高電圧で引き寄せられる。この電子の衝撃がかなり
の量の熱エネルギーと共にＸ線を発生させる。より高出
力のＸ線管では、固定ターゲット陽極で発生する熱エネ
ルギーがしばしば非常に大きなものとなり、この発熱が
Ｘ線管の性能を制限する要因となる。

【０００４】この熱荷重を分散し陽極の温度を下げるた
めに、多くのアプリケーションでは回転式の陽極構造が
採用されている。この構造では、焦点の陽極デスクの外
縁の先端近くに電子光線の焦点を合わせる。陽極が回転
するにつれ、陽極の外縁の先端の周りの円周状の経路の
異なる部分がＸ線が発生する焦点を通過する。円周状の
経路に沿うどの部分もＸ線発生中は非常に高温に熱せら
れるが、回転してＸ線発生点に戻るまでに冷えるのであ
る。より高出力のＸ線管が開発されるにつれ、この回転
する陽極の直径と質量は大きくなり続ける。更に、Ｘ線
管が従来型のＣＴスキャナーと接続される場合には、Ｘ
線管を支えているガントリーは患者の完全な画像を得る
ため患者の体の周りを回転する。今日、一般的なＣＴス
キャナーは、Ｘ線管を毎分６０〜１２０回の回転速度
（ＲＰＭ）で患者の体の周りに回している。Ｘ線管が正
しく作動するために、陽極は自身の回転の影響や、ある
場合には患者の体の周りを回るＸ線管の回転による遠心
力によってぐらつかないように適切に支えられている必
要がある。

【０００５】一般的には、陽極はステムの上に搭載され
モーターによって回転される。モーターによって回転さ
れる陽極、ステム、及び他の構成部分はベアリングアセ
ンブリーによって支えられている回転アセンブリーの一
部である。今日、殆どのＸ線管でみられるベアリングア
センブリーはカンチレバーベアリングアレンジメントま
たはストラドルベアリングアレンジメントを利用してい
る。カンチレバーベアリングアレンジメントでは、ベア
リングは全て回転アセンブリーの質量の中心に対して同
じ側に位置している。ストラドルベアリングアレンジメ
ントではベアリングは回転アセンブリーの質量の中心を
はさんで両側に位置している。カンチレバーアレンジメ
ントを使うことについての欠点の一つは、陽極に最も近
いベアリングに、陽極からより遠い所にあるベアリング
よりもかなり大きな荷重がかかるということである。こ
のように、陽極に最も近いベアリングがより大きな接触
圧力を受け、それがベアリングアセンブリー全体の寿
命、ひいてはＸ線管の寿命に有害な影響を及ぼす。この
接触圧力を分散するために、陽極に最も近いベアリング
のサイズを大きくすると、このベアリングの内面の表面
速度も増すことになり、より早い磨耗率によってベアリ
ングの寿命は減少するであろう。このように、依然とし
て陽極に最も近いベアリングが一般的に最初に損傷する
であろう。

【０００６】回転アセンブリーの荷重をベアリングの間
でにより均等に分配するよう工夫する中で、ストラドル
ベアリングアレンジメントが開発された。典型的なスト
ラドルベアリングアレンジメントでは、ベアリング間距
離を大きくとっている。このベアリング間距離はストラ
ドル又はホイールベースといわれることがある。通常非
常に熱い陽極からベアリングを断熱するために大きなホ
イールベースが必要とされる。陽極は摂氏１２００度の
範囲にまで達することもある。陽極からの熱は主に金属
のベアリングアセンブリーを通ってベアリングに伝えら
れる。従来のストラドルベアリングの設計では、陽極か
ら伝達されてきた熱は実質的に陽極の両側にある各ベア
リングに等しく影響を及ぼす。これは、荷重を均等に分
け合うために、通常は、ベアリングを陽極の質量の中心
から等距離のところに左右対称に配置しており、又、陽
極と各ベアリングの間の熱伝導経路が同じ長さになって
いるからである。陽極の両側の各ベアリングを断熱の目
的で陽極の質量の中心から等距離に外側に動かさなけれ
ばならないので、従来のストラドルベアリングアセンブ
リーのホイールベースはカンチレバーベアリングアレン
ジメントに見られるホイールベースに比べて通常遙かに
大きい。上述の通り、カンチレバーベアリングアレンジ
メントのベアリングは陽極からみて全て同じ側にある。
従って、カンチレバーベアリングアレンジメントでは陽
極に最も近いベアリングが断熱されるならば、他のベア
リングは陽極に最も近いベアリングからさらに離れた適
切な距離に配置することができるのである。このこと
は、陽極に最も近いベアリングへの熱伝達経路に比べ、
他のベアリングへの熱伝達経路が常により遠いというこ
とから可能となる。そういうわけで、カンチレバーベア
リングアレンジメントでは、従来のストラドルベアリン
グアレンジメントでは必要となるような大きなホイール
ベースを、断熱のために必要とするわけではない。

【０００７】大きいホイールベースを持つことの不都合
な欠点は、熱補正が非常に難しくなることである。熱補
正は、温度の変動によって引き起こされるベアリングの
許容値の変化の原因となる、ベアリングアセンブリー内
の半径方向と軸方向の調整と関係する。ホイールベース
が大きければ大きいほどベアリングアセンブリーの設計
はより大きな熱による膨張や収縮に対応出来なければな
らない。このように、ベアリング断熱の必要性から大き
なホイールベースが要求されるため、ストラドルベアリ
ングアセンブリーにおける熱補正の設計は極めて難し
い。温度の変化がベアリングアセンブリーに及ぼす影響
を確実に予知するために、カンチレバーベアリングアレ
ンジメント及びストラドルベアリングアレンジメント双
方で使われている共通した技術の一つは、ベアリングア
センブリーにおける熱移動を、ベアリングに関し対称的
な熱移動に対する補正とは対照的に、一方向にだけ起こ
させるというものである。このことは通常、ベアリング
アセンブリーの各構成部品の少なくとも一方の端を適当
な所に固定し、熱による収縮や膨張が反対側の端で既知
の方向に起きるようにすることによって行われる。その
結果、ベアリングアセンブリーに連結されている構成部
品が温度変化によって広がり、収縮するにつれて、陽極
も移動し焦点に変化を生じさせる。より具体的にいうな
らば、ほとんどの従来のベアリングアセンブリーが熱に
よる膨張と収縮を陽極の回転軸と大体平行の方向に起き
るよう拘束しているので、熱移動は通常、焦点のサイズ
を変化させることになる。焦点へのそのようなサイズの
変化は、陽極から放射するＸ線から得られる画像を不鮮
明なものにするので、望ましいものではない。更に、そ
のような熱膨張及び熱収縮はＸ線管の外にあるＸ線検出
器についても望ましくない焦点の移動を生じさせ、得ら
れる画像の質に付加的に有害な影響を与えるであろう。

【０００８】ストラドルベアリング設計では、通常、ア
ウターベアリングレースも回転させるようにしている。
インナーベアリングレースの回転に対応して陽極の反対
側に調心ベアリングを使うことはことはできないので、
ストラドルベアリング設計ではインナーベアリングレー
スを回転させることはできない。まず第一に、従来のス
トラドルベアリングの設計では各ベアリングのアウター
レースが陽極の反対側に独立して配置されなければなら
ず、アウターベアリングが完全に対称な位置からほんの
少しでもずれると、ベアリングアセンブリーにより支え
られている陽極が稼働中にぐらぐらするので、ベアリン
グの調心は難しい。不都合なことに、アウターベアリン
グレースの回転はベアリングの表面速度を増し、それゆ
えにベアリングの磨耗も増加させることになる。更に、
ストラドルベアリングアセンブリーのベアリングは物理
的に陽極の両側に位置しているので、ベアリングを高圧
から電気的に絶縁することが困難となる。具体的にいう
と、Ｘ線管が双極アレンジメントで構成される場合、陰
極電位は−７５，０００ボルトになり、一方陽極電位は
＋７５，０００ボルトとなる。ベアリングアセンブリー
は陽極アセンブリーと連結されているので、ベアリング
は陽極電圧電位となる。しかし、従来のストラドルベア
リングアセンブリーでは、少なくともベアリングのうち
の一つは陰極に近接しているので、望ましくないアーク
が生じるのを避けるために、陰極電圧電位から電気的に
絶縁されなければならない。ベアリングを陰極電圧電位
から絶縁するのはたいていの場合難しくて達成できない
ので、ストラドルベアリングアセンブリーを備えるＸ線
管は、通常、陽極が接地電位で、陰極が−１５０，００
０ボルトとなる片側構成を採用している。しかし残念な
ことに、このことがそのようなＸ線管を改装して使用す
るのを難しくしており、それは、ほとんどのＸ線管ジェ
ネレーターが双極トポロジィのみを取り扱うように設計
されているからである。

【０００９】

【発明の概要】本発明はストラドルベアリングアセンブ
リーを提供する。このストラドルベアリングアセンブリ
ーは、ベアリングハウジング内に、回転アセンブリーの
質量の中心をはさんで互いに反対側に配置されている、
第一のベアリングと第二のベアリングとを含んでいる。
回転アセンブリーはターゲットを含んでいる。第一のベ
アリングとターゲットの間の第一の熱伝導経路は、第二
のベアリングとターゲットの間の第二の熱伝導経路を含
んでいる。本発明のもう一つの態様では、Ｘ線管ストラ
ドルベアリングを提供する。このＸ線管ストラドルベア
リングアセンブリーは、ハウジングと、回転アセンブリ
ーを回転可能に支持するためにハウジングの中に配置さ
れている複数のベアリングとを含む。ハウジングは、第
一の長く伸びた部分と、第一の長く伸びた部分と連結さ
れている第二の長く伸びた部分と、第二の長く伸びた部
分と連結されている基礎部分とを含む。第一の長く伸び
た部分と第二の長く伸びた部分は回転アセンブリーの質
量の中心を通る。

【００１０】本発明のもう一つの態様では、Ｘ線管が提
供される。このＸ線管は、陰極アセンブリーと、陽極ア
センブリーと、陰極アセンブリーの少なくとも一部と陽
極アセンブリーの少なくとも一部を取り囲むエンベロー
プとを含んでいる。エンベロープは、中で陰極アセンブ
リーと陽極アセンブリーが作動してＸ線を作り出す、実
質的には真空な室を形作る。Ｘ線管はまた、陽極アセン
ブリーを回転可能に支持するストラドルベアリングアセ
ンブリーを含んでおり、そのストラドルベアリングアセ
ンブリーはインナーベアリングレースを回転させてい
る。本発明の更にもう一つの態様では、患者の画像をと
るための装置を提供する。患者の画像をとるための装置
はＸ線管とＸ線管を支える手段とを含む。そのＸ線管
は、陰極アセンブリーと、陽極アセンブリーを含む回転
アセンブリーと、中で陰極アセンブリーと陽極アセンブ
リーが作動してＸ線を作り出す、実質的に真空な室を形
作るエンベロープと、ベアリングアセンブリーとを含
む。そのベアリングアセンブリーは、ベアリングハウジ
ングの中の、回転アセンブリーの質量の中心の第一の側
に配置され、第一の熱伝導経路を介して陽極アセンブリ
ーに連結されている第一のベアリングと、ベアリングハ
ウジングの中の、回転アセンブリーの質量の中心の反対
の側に配置され、第二の熱伝導経路を介して陽極アセン
ブリーに連結されている第二のベアリングとを含む。第
二のベアリングに支えられている回転アセンブリーの荷
重の量にかかわりなく、第二の熱伝導経路は第一の熱伝
導経路より長い。

【００１１】本発明の更にもう一つの態様では、Ｘ線管
ストラドルベアリングアセンブリーを提供する。そのＸ
線管ストラドルベアリングアセンブリーはターゲットを
含む回転アセンブリーを支えている。そのＸ線管ストラ
ドルベアリングアセンブリーは、ベアリングハウジング
と、ベアリングハウジングの中に配置され第一の熱伝導
経路を介してターゲットに連結されており、回転アセン
ブリーの質量の中心の第一の側に位置している第一のベ
アリングと、ベアリングハウジングの中に配置され第二
の熱伝導経路を介してターゲットに連結されており、回
転アセンブリーの質量の中心の反対側に位置している第
二のベアリングとを含む。第一のベアリングが支える回
転アセンブリーの荷重は、第二のベアリングより少な
く、第一の熱伝導経路は第二の熱伝導経路より短い。

【００１２】本発明の更にもう一つの態様では、Ｘ線管
ベアリングアセンブリーの性能を改善する方法を提供す
る。このＸ線管は回転アセンブリーと陰極アセンブリー
を含む。この回転アセンブリーは陽極アセンブリーと陽
極アセンブリーに連結されているシャフトを含む。この
シャフトはベアリングアセンブリーによって回転自由に
支持されていて、第一のインナーレースと第二のインナ
ーレースを形作っている。この方法は、第一のベアリン
グをベアリングアセンブリーの第一のインナーレースと
第一のアウターレースの間に配置して、第一のベアリン
グを回転アセンブリーの質量の中心の一方の側に位置づ
ける段階と、第二のベアリングをベアリングアセンブリ
ーの第二のインナーレースと第二のアウターレースの間
に配置して、第二のベアリングを回転アセンブリーの質
量の中心の反対側に位置づける段階と、シャフトを回転
軸の回りに回転させる段階とから成る。

【００１３】本発明の更にもう一つの態様では、Ｘ線管
ベアリングアセンブリーの性能を改善する方法を提供す
る。この方法は、ベアリングアセンブリーの第一のベア
リングを、陽極アセンブリーを含む回転アセンブリーの
質量の中心の一方の側に配置する段階と、第二のベアリ
ングに支えられている回転アセンブリーの荷重の量には
関係なく、第一のべアリングは第二のベアリングに比べ
て熱伝導経路において陽極アセンブリーまで近くなるよ
うに、ベアリングアセンブリーの第二のベアリングを、
回転アセンブリーの質量の中心の反対側に配置する段階
を含んでいる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施方法を、例を用い、添付してあ
る図面に言及しながら、以下に詳しく説明する。本発明
は今後一貫して同じ要素に言及するのに同じ参照数字が
使われている図面を参照しながら説明する。図１におい
て、ＣＴスキャナー１０は、試験領域すなわちスキャン
サークル１４を通して放射線の扇形ビームを投射するた
めのＸ線管のような放射線源１２を含んでいる。Ｘ線管
１２は、試験領域１４の回りに放射線の扇形ビームを回
転させるために、回転するガントリー１６の上に搭載さ
れている。コリメーターとシャッターアセンブリー１８
は、放射線を一本又はそれ以上の平らな平行光線にし
て、ビームのオン、オフを選択的にゲート制御する。放
射線検知器２０は試験領域１４の回りの外縁に搭載さ
れ、放射線を処理するために検知する。モーター２４
は、ガントリー１６が試験領域１４の周囲を継続的に回
転するよう動力を供給する。

【００１５】患者支持台３０は患者の体を横になった状
態で支える。患者支持台３０は好ましくは一定の速度
で、試験領域１４の中を前進していく。患者支持台３０
が試験領域１４の中を移動するにつれ、完全な一組の情
報が再生できるようにするために、Ｘ線管１２は患者支
持台３０のまわりを回転する。検知器２０は映像再生回
路３０に結合している。この映像再生回路３０は検知器
２０から受信したデータを記憶、処理し、選定された、
患者の薄切り及び立体的画像を保持する。ビデオプロセ
ッサー３５は映像再生回路３０からの画像情報を復旧
し、画像データをビデオモニター４０等にディスプレイ
表示するのに適当な形にフォーマットする。図２には、
本発明のＸ線管１２が更に詳細に示されている。Ｘ線管
１２はオイルのような熱を伝達する電気的絶縁液で満た
されているハウジング５０を含んでいる。ハウジング５
０の中で支えられているエンベロープ５２は、通常、ガ
ラスと金属で構成されており、中には真空室または真空
が形成されている。エンベロープ５２の中には陽極アセ
ンブリー５５と陰極アセンブリー５９が配置されてい
る。図示されている陽極アセンブリー５５はボリブデン
合金の前板５６とグラファイトの後板５７で構成されて
いる。陽極アセンブリーの前板５６は、陰極アセンブリ
ー５５の陰極集束カップ６０に面している陽極表面５５
ａを含む。焦点６３に最も近い陽極表面５５ａの部分は
Ｘ線を作り出すのを促進するためタングステンとレニウ
ムの合成物でできている。又、陽極アセンブリー５５の
前板５６は長く伸びた首部５８を含んでいるが、これに
ついては、後に詳しく述べる。しかしながら、単一又は
複数の陽極構成部品が適切な材料で作られていれば、代
わりにそれを使ってもよい。

【００１６】技術的によく知られているように、陰極集
束カップ６０に装着されている陰極フィラメント６２に
電圧を加えると電子が放出され、その電子は陽極アセン
ブリー５５に向かって加速され、診断用の映像作成や治
療などのためのＸ放射線を作り出す。陰極集束カップ６
０は、陰極フィラメント６２から放出された電子を陽極
表面５５ａ上の焦点６３に集束させる働きをする。陰極
集束カップ６０と陽極アセンブリー５５の間の非常に大
きな直流電流電圧差によって、電子は陰極フィラメント
６２から放出され、陽極アセンブリー５５に向かって加
速される。本実施例においては、陰極集束カップ６０は
接地に対し電位−７５，０００ボルトであり、陽極アセ
ンブリー５５は同じく電位＋７５，０００ボルトなの
で、双極構造は合計１５０，０００ボルトの電位差を有
することになる。陰極フィラメント６２から出て陽極表
面５５ａ上に当たる電子の衝撃は、通常、陽極アセンブ
リー５５を摂氏１１００度〜１４００度の範囲まで加熱
することになる。

【００１７】図２と図３についていえば、Ｘ線管の陽極
アセンブリー５５は、全体を６８で示すストラドルベア
リングアセンブリーを介して軸線６５の回りに回転する
ように配置されている。より具体的には、陽極アセンブ
リー５５の前板５６はシャフト７０とローター７５に動
かないように接合されている。ローター７５には、誘導
電動機８０に連結されシャフト７０と陽極アセンブリー
５５を軸線６５の回りに回転させるローターボディ７７
が含まれている。モーター８０によって回転させられる
構成部品は全て、ローター７５、ローターボディ７７、
シャフト７０と陽極アセンブリー５５を含め、今後回転
アセンブリー７９と呼ぶことにする。ストラドルベアリ
ングアセンブリー６８は、回転アセンブリー７９の回転
中の荷重をささえる。回転アセンブリー７９の荷重は陽
極アセンブリー５５の重量を含め回転アセンブリー７９
の全ての構成部品の重さを含む。

【００１８】図３に示されているように、シャフト７０
は一組のインナーレース８２ａ、８２ｂを形作ってい
る。複数の球又は他のベアリング部材９０ａはインナー
ベアリングレース８２ａと、外側のベアリング部材９４
ａによって形作られているアウターベアリングレース９
２ａとの間に収容されている。同じように、複数の球又
は他のベアリング部材９０ｂはインナーベアリングレー
ス８２ｂと、外側のベアリング部材９４ｂによって形作
られているアウターベアリングレース９２ｂとの間に収
容されている。ベアリング９０ａ、９０ｂは陽極アセン
ブリー５５を軸線６５の回りに回転させる。ベアリング
９０ａと９０ｂは各々、回転アセンブリー７９の質量の
中心をはさんでその両側に、軸線６５に沿って配置され
ている。回転アセンブリー７９の質量の中心は点線Ｃに
沿って示されている（図２）。

【００１９】ベアリングハウジング１００は第一の長く
伸びた部分１０１と、第二の長く伸びた部分１０２と、
基礎部分１０３と、Ｕ字型に曲がった部分１０４とを含
む。第一の長く伸びた部分１０１と第二の長く伸びた部
分１０２の両部分とも実質的に軸線６５に平行で、回転
アセンブリー７９の質量の中心Ｃを通っている。ベアリ
ングハウジング１００の第一の長く伸びた部分１０１と
第二の長く伸びた部分１０２はＵ字型に曲がった部分１
０４で繋がっていて、冷却ダクト１１９を形作ってい
る。本実施例のベアリングハウジング１００は銅で作ら
れているが、代わりに他の適切な材料を使ってもよい。
外側のベアリング部材９４ａと９４ｂはそれぞれ円筒形
で、スペーサー１０６によって互いに間隔をおいて配置
されている。外側のベアリング部材９４ａ、９４ｂとス
ペーサー１０６とは、ベアリングハウジング１００の長
く伸びた部分１０２と基礎部分１０３とによって形作ら
れている空洞１０７の中に配置されている。リテイニン
グスプリング１０８は空洞１０７の中に、ベアリングハ
ウジング１００の基礎部分１０３に隣接して配置されて
おり、スナップリング１０５は、空洞１０７のその反対
側の端で、ベアリングハウジング１００の長く伸びた部
分１０２に動かないように固定されている。リテイニン
グスプリング１０８とスナップリング１０５とは、外側
のベアリング部材９４ａ、９４ｂとスペーサー１０６を
摩擦によって挟み込んで空洞１０７の中に固定する働き
をする。ベアリングハウジング１００と同じように、外
側のベアリング部材９４ａ、９４ｂとスペーサー１０６
は銅で作られているが、他にふさわしい原料があれば、
代わりに使うこともできる。

【００２０】図２で良く分かるように、Ｘ線管１２は更
に、オイルノズル１１５を含む。このノズル１１５は矢
印Ａ１によって示される方向に、冷却ダクト１１９を通
してオイルを押し出す働きをする。ノズル１１５によっ
て押し出されるオイルはエンベロープ５２とＸ線管ハウ
ジング５０の間の領域Ｒ１から得られる。オイルがベア
リングハウジング１００の長く伸びた部分１０２に隣接
する経路に沿って冷却ダクト１１９を通って移動するに
つれて、オイルは外側のベアリング部材９４ａと９４ｂ
から熱を取り除く働きをし、それにより、ベアリング９
０ａと９０ｂにかかる熱応力を減らすことになる。更
に、オイルが冷却ダクト１１９を通って流れ、ベアリン
グハウジング１００の長く伸びた部分１０１に隣接する
経路に沿って通過していく際に、オイルは陽極アセンブ
リー５５の前板５６と後板５７から放射された熱を吸収
する働きをする。冷却ダクト１１９の中を流れているオ
イルは、通常、毎分約３ガロンの割合で流れているが、
この割合は望ましい冷却効果を得るために任意に変える
ことができる。更に、本実施例ではノズル１１５がオイ
ルの流れを矢印Ａ１の方向に向けているよう説明した
が、ノズル１１５は冷却ダクト１１９の中を通るオイル
の流れを任意に逆にしてもよい。

【００２１】図４で示されているように、陽極アセンブ
リー５５からの熱は先ず矢印１２０と１２５によって示
されている熱伝導経路を通ってベアリング９０ａと９０
ｂに伝えられる。より具体的にいうと、矢印１２０の経
路は陰極フィラメント６２から放散された電子と接触す
る陽極アセンブリー５５の外縁の先端から始まり、陽極
アセンブリー５５の長く伸びた首部５８に沿ってシャフ
ト７０まで至る。矢印１２５の経路はシャフト７０の回
転軸６５に実質的に平行に進み、二つの終端インジケー
タを持つ。第一の終端インジケータはＩ１に示されてお
り、陽極アセンブリー５５の外縁の先端からベアリング
９０ｂへの全熱伝導経路の一つの終端を示す。第二の終
端インジケータはＩ２に示されており、陽極アセンブリ
ー５５の外縁の先端からベアリング９０ａへの全熱伝導
経路の一つの終端を示す。本発明では「熱伝導経路」と
いう用語とその派生語は、真空、空気、又はガスを通る
経路以外の、二つの地点の間を熱が移動する経路を表す
ものとする。

【００２２】本発明のストラドルベアリングアセンブリ
６８においては、ベアリング９０ａまでの全熱伝導経路
はベアリング９０ｂまでの全熱伝導経路を含むものと理
解されたい。ベアリング９０ａまでの熱伝導経路はベア
リング９０ｂまでの熱伝導経路より長いので、ベアリン
グ９０ａの方がベアリング９０ｂよりも温度が低くな
る。それ故、ベアリング９０ｂが熱伝導経路に沿って陽
極アセンブリー５５の外縁の先端から充分な距離に置か
れていて、Ｉ１の周辺領域でベアリング９０ｂに放散さ
れた熱がベアリング９０ｂに過度の熱応力をかけないな
ら、ベアリング９０ａも同様に保護されることになる。
更に、陽極アセンブリー５５は長く伸びた首部５８を含
んでいるので、ベアリング９０ｂまでの熱伝導経路は冷
却ダクト１１９の中を流れるオイルを介して放散される
陽極アセンブリー５５からの熱のためにより広い領域を
含んでおり、そのため、ベアリング９０ａと９０ｂにか
かる熱応力を減らすことになる。より具体的にいうと、
陽極アセンブリー５５の外縁の先端からの熱が長く伸び
た首部５８に沿って移動するにつれ、長く伸びた首部５
８から放射された熱は、ベアリングハウジング１００の
長く伸びた部分１０１を通して冷却ダクト１１９の中を
流れるオイルの中に吸収される。このようにして、陽極
アセンブリー５５の外縁とベアリング９０ａ及び９０ｂ
との間に、熱が放散されオイルに吸収されるより広い領
域を与えることにより、本発明はベアリング９０ａと９
０ｂにかかる熱応力を減らすことを可能とし、それによ
って、それらの稼働寿命を、ひいてはＸ線管１２の稼働
寿命を延ばすことになる。

【００２３】本発明のストラドルベアリングアセンブリ
ー６８のホイールベースはＤ１＋Ｄ２の距離で示されて
いるが、Ｄ１はベアリング９０ａと回転アセンブリー７
９の質量の中心Ｃとの間の距離を表わし、Ｄ２はベアリ
ング９０ｂと回転アセンブリー７９の質量の中心Ｃとの
間の距離を表わす。本実施例においてＤ１とＤ２の距離
は実質的には等しく、そのためベアリング９０ａとベア
リング９０ｂはそれぞれ実質的に回転アセンブリー７９
の荷重を等しく支えている。更に、ベアリング９０ａま
での全熱伝導経路がベアリング９０ｂまでの全熱伝導経
路を含んでいるので、望ましいサイズ、温度、及び摩耗
率のベアリングに対するホイールベースＤ１＋Ｄ２は、
同じような特性のベアリングを有する従来のストラドル
ベアリングアセンブリーで必要とされているホイールベ
ースよりかなり小さい。上述のとおり、従来のストラド
ルベアリングアセンブリーのホイールベースはしばしば
非常に大きかったが、これは、陽極アセンブリーからの
熱絶縁のために、ベアリングを、陽極アセンブリーから
の熱伝導経路に沿って互いに反対方向に置く必要があっ
たからである。本発明においては、ベアリング９０ａ、
９０ｂへの熱伝導経路が互いに反対方向にないため、そ
のように大きなホイールベースは必要ではない。このよ
うに、本発明のホイールベースＤ１＋Ｄ２は、同じよう
な特性のベアリングを有する従来のストラドルベアリン
グアセンブリーにおいて必要とされるホイールベースの
５０％より小さい場合もしばしばである。このことは、
つまりはベアリングアセンブリー６８の熱補正を容易に
する。背景のところで既に述べたように、大きいホイー
ルベースでは熱膨張と収縮のためにベアリングアセンブ
リーを補正するのは難しいので、大きいホイールベース
は望ましくない。本発明では、同等のサイズと温度のベ
アリングで同様の摩耗率を得るために、そのような大き
なホイールベースを必要としていないので、大きな温度
の変化を熱補正する必要に伴う設計上の困難が避けられ
る。

【００２４】本実施例では各ベアリング９０ａ、９０ｂ
との間のＤ１とＤ２の距離は、各々実質的に同じ長さと
なっているが、本発明は距離Ｄ１とＤ２を独立して望ま
しい長さに変えることができることを理解されたい。例
えば、ベアリング９０ｂがベアリング９０ａに比べて、
熱伝導経路沿いに陽極アセンブリー５５の外縁の先端ま
でのより近くに配置されていて、そのためにより大きい
熱応力にさらされるという事実を考慮して、ベアリング
９０ａをベアリング９０ｂより回転アセンブリー７９の
質量の中心Ｃにより近い位置に動かしてもよい。別な言
い方をすれば、距離Ｄ１を距離Ｄ２より短くするという
ことである。距離Ｄ１が距離Ｄ２より短いと、ベアリン
グ９０ａは回転アセンブリー７９の荷重をベアリング９
０ｂよりも多く支える。これは今度は、ベアリング９０
ｂにかかるより大きい熱応力の影響をある程度もしくは
全く相殺することになり、これにより、ベアリング９０
ａと９０ｂが共に大体同じ割合で摩耗して、ベアリング
アセンブリー６８の寿命を最大化するようなベアリング
アセンブリー６８を提供することになる。

【００２５】ベアリング９０ａと９０ｂは回転アセンブ
リー７９の質量の中心Ｃを挟んで互いに反対側にある
が、ベアリング９０ａと９０ｂは共に、前板５６に関し
陽極アセンブリー５５の同じ側に配置されている。より
具体的にいうならば、図２に示すように、陽極アセンブ
リー５５の前板５６は長く伸びた首部５８に沿って続い
ていき陽極アセンブリー５５とローター７５の間の連結
部を通っていく。このように、ベアリング９０ａと９０
ｂは共に、陰極カップ６０に面している側とは反対側の
陽極アセンブリー５５の前板５６の側に配置されてい
る。そのように、ストラドルベアリングアセンブリー６
８のベアリング９０ａと９０ｂはどちらも陰極アセンブ
リー５５の電界に直接さらされてはおらず、そのため陰
極アセンブリー５５に関して電気の絶縁体を付け加える
必要はないので、Ｘ線管１２は双極アレンジメントで構
成することもできる。

【００２６】作動中は、モーター８０（図２）が陽極ア
センブリー５５にしっかりと取り付けてあるローター７
５を回転させる。陽極アセンブリー５５は今度はシャフ
ト７０に剛接してある。そのようにして、ストラドルベ
アリングアセンブリー６８で支えられながら、陽極アセ
ンブリー５５とシャフト７０は共に軸線６５の回りを回
転する。本発明のベアリング９０ａと９０ｂは両方とも
シャフト７０によるインナーベアリングレースの回転を
介して回転する。インナーベアリングレースの回転はベ
アリングアセンブリー６８のインナーレース８２ａ、８
２ｂ（図３）を回転させるが、一方アウターレース９２
ａ、９２ｂは静止した位置を保ったままである。インナ
ーレース８２ａ、８２ｂはシャフト７０によって形作ら
れているので、本実施例ではシャフト７０を回転させる
ことでインナーベアリングレースを回転させることにな
る。陽極アセンブリー５５だけが回転する場合、ベアリ
ング９０ａ、９０ｂに関しては、アウターベアリングレ
ースの回転の場合よりも動きは少ないので、インナーベ
アリングレースの回転はベアリング９０ａ、９０ｂの摩
耗につながる表面速度を最小限にする。より具体的にい
うと、インナーベアリングレースを回転するようにして
おけば、陽極アセンブリー５５単一の回転はベアリング
９０ａ、９０ｂを、シャフト７０の外周で形作られてい
るインナーレース８２ａ、８２ｂの動きの範囲で回転さ
せるだけなのである。アウターベアリングレースを回転
するようにしておけば、陽極アセンブリー５５が回転す
るとベアリング９０ａ、９０ｂを、外側のベアリング部
材９４ａ、９４ｂの外周で形作られているアウターレー
ス９２ａ、９２ｂの動く範囲で回転させることになる。
外側のベアリング部材９４ａ、９４ｂの外周はシャフト
７０の外周よりも長いので、インナーレースによる陽極
アセンブリー５５の回転のほうが、アウターレースによ
る場合よりもベアリング９０ａ、９０ｂの回転の動きを
小さくする。そのため、インナーベアリングレースの回
転はベアリング９０ａ、９０ｂの摩耗をより小さくし、
ひいてはＸ線管１２の寿命を延ばすことになる。

【００２７】本発明では、ストラドルベアリングアセン
ブリー６８と陽極アセンブリ５５の間には、インナーベ
アリングレースが回転するという関係が与えられてい
る。より具体的にいえば、ストラドルベアリングアセン
ブリー６８は本発明のベアリング９０ａ、９０ｂの両方
を陽極アセンブリー５５の同じ側に配置している。その
ように、外側のベアリング部材９４ａ、９４ｂが共にベ
アリングハウジング１００によって前もって形作られた
空洞１０７の中に正確に配置されているので、インナー
レースの回転をぐらつかせずに取り扱うためにアウター
レース９２ａ、９２ｂを対称的に調心することは比較的
簡単である。比較すると、従来のストラドルベアリング
アセンブリーでは各ベアリングは陽極アセンブリーの互
いに反対側に配置されている。そのため、インナーベア
リングレースを回転させようとしても、一体型ベアリン
グハウジングは陽極アセンブリーの両側まで拡張するこ
とができないので、各ベアリングのアウターベアリング
レースは独立して調心しなければならなくなる。背景の
ところで述べたように、ストラドルベアリングの設計に
おいてこのようにアウターベアリングレースを独立して
調心することはまだ達成されていない。

【００２８】Ｘ線管１２の作動中に陽極アセンブリー５
５は熱くなるので、シャフト７０は矢印Ａ２（図２）で
示されている方向に熱膨張する。ベアリング９０ａに近
接したシャフト７０の反対側の端が、固定されているベ
アリングハウジング１００の基礎部分１０３に面して設
置されているとすれば、シャフト７０は矢印Ａ２と逆方
向に熱膨張することは不可能である。陽極アセンブリー
５５がシャフト７０にしっかりと連結されているので、
シャフト７０が熱膨張すれば陽極アセンブリー５５の前
板５６も矢印Ａ２の方向に動く。しかしながら、本発明
はシャフト７０の熱膨張と釣合をとることができるよう
になっている。より具体的にいうと、陽極アセンブリー
５５の長く伸びた首部５８が熱膨張するにつれて、陽極
アセンブリー５５の前板５６は矢印Ａ２の方向とは逆方
向に移動する。陽極アセンブリー５５の前板５６と後板
５７は固定されておらず、Ｘ線管１２のどんな構成部品
によってもこの方向へ動くのを拘束されていないので、
長く伸びた首部５８が熱膨張すれば矢印Ａ２の逆の方向
に伸びることになる。このように、陽極アセンブリー５
５の前板５６の位置は、Ｘ線管の中で温度が変化してい
る間も、大体において静止した位置を保つ。そのよう
に、陽極アセンブリー５５及びベアリングアセンブリー
６８が熱したり冷えたりする影響に関わらず、陽極の表
面５５ａ上の焦点６３も大体一定のサイズのままであ
る。更に、焦点６３はＸ線管１２の外にあるＸ線検知器
（図示せず）に関しても実質上動かない。

【００２９】本発明の代替実施例においては、Ｘ線管１
２のベアリングハウジング１００は陽極アセンブリー５
５を冷え易くするためにガラスの部分と銅の部分で作ら
れている。より具体的にいうならば、図４に示すよう
に、長く伸びた部分１０１はガラスでできており、長く
伸びた部分１０２と基礎部分１０３は銅でできている。
長く伸びた部分１０１と長く伸びた部分１０２は、ろう
付け又は溶接のような既知の技術を用いてベアリングハ
ウジング１００のＵ字型曲がり部１０４に沿った結合点
１３０で接合されている。しかしながら、ガラスと銅の
接合点は長く伸びたステム部１０１及び１０２の望まし
い位置であればどこでもよい。ベアリングハウジング１
００に、長く伸びた部分１０１に沿ってガラスの部分を
設けることにより、陽極アセンブリー５５の前板５６と
後板５７から熱放射される熱は冷却ダクト１１９の中を
流れるオイルに容易に吸収される。このように、陽極ア
センブリー５５はよく冷却され、ベアリング９０ａと９
０ｂに熱伝導、放射される熱は少なくなる。ベアリング
ハウジングは銅やモリブデンのような金属や、アルミナ
やベリリアのようなセラミックを始めとした他の材料で
構成してもよい。

【００３０】図５には本発明のもう一つの実施例が示さ
れており、陰極アセンブリー５５がＸ線管１２の反対側
に配置されている。陰極アセンブリー５５の新たな配置
に対応して、陽極アセンブリー５５の後板５７は前板５
６の反対側に移されている。このことはつまり、陽極の
表面５５ａを図にあるように前板５６の反対側にとるこ
とになる。新たに設計された陽極アセンブリー５５を支
える本実施例のストラドルベアリングアセンブリー１４
０は、回転アセンブリー７９の新しい質量中心位置を考
慮にいれてベアリングアセンブリー１４０内のベアリン
グ９０ａ、９０ｂを位置決めすることを除いては、上記
図２〜４に示したベアリングアセンブリー６８と概ね同
じやり方である。上記実施例が優れている点の一つは、
インナーベアリングレースを回転させることによりベア
リングの摩耗を最小化するストラドルベアリングの設計
を提供することである。優れているもう一つの点は、ベ
アリング間に大きなホイールベースを必要とすることな
く、各ベアリングが回転アセンブリーの荷重を大体等し
く支えることができるので、ベアリングアセンブリーに
必要な熱補正の量を減らせることである。更なる優れて
いる点は、Ｘ線管内の構成部品が加熱、冷却する間に陽
極アセンブリが実質的には動かず、これにより陽極アセ
ンブリー上の焦点のサイズと位置が一定に保たれること
である。更なる優れているもう一つの点は、ストラドル
ベアリングアセンブリー内で熱伝導経路を通って陽極ア
センブリーのより近くに配置されているベアリングが、
陽極アセンブリーからより遠くに配置されているベアリ
ングよりも、回転アセンブリーの荷重をより少なく支え
るよう配置され得ることである。更にもう一つの優れて
いる点は、ベアリングアセンブリーの設計が冷却ダクト
を形作り、それによってオイルや他の冷却液が陽極アセ
ンブリーから熱放射される熱を吸収し、アウターベアリ
ングレースを冷やすために流れることである。

【００３１】以上、好適な実施例を参考として本発明を
説明してきた。以上のとうり詳細に説明してきたことを
読み理解すれば、他に修正、変更が出てくるのは自明な
ことである。例えば、図２についていえば、モーター８
０はＸ線管の陰極アセンブリー５９がある側にあるよう
に示されているが、モーター８０をＸ線管の反対側に移
動することも可能である。更に、本発明のＸ線管は双極
ということで説明されているが、Ｘ線管は、陰極が−１
５０，０００ボルト電位で陽極が接地電位の単極特性で
設計することもできる。本発明は、添付されている請求
項やそれと同等のものの範囲内である限り、そのような
全ての修正や変更を含むように構築されることを意図し
ている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＣＴスキャナーの概略図である。

【図２】本発明によるＸ線管の断面図である。

【図３】図２で示されたＸ線管のストラドルベアリング
アセンブリーの４分の３の等角投影図である。

【図４】図３のストラドルベアリングアセンブリーの平
面横断図である。

【図５】本発明の代替実施例によるＸ線管の図である。

【符号の説明】

５５陽極アセンブリー７０シャフト７９回転アセンブリー８２ａ第１インナーレース８２ｂ第２インナーレース９０ａ第１ベアリング９０ｂ第２ベアリング１００ベアリングハウジング１０１第１の長く伸びた部分１０２第２の長く伸びた部分１０３基礎部分１１９冷却ダクト１２０、１２５熱伝導経路Ｃ質量中心

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ターゲット（５５）を含む回転アセンブ
リー（７９）の質量の中心（Ｃ）をはさんで、ベアリン
グハウジング（１００）の中で互いに反対側に配置され
ている第一のベアリング（９０ａ）と、第二のベアリン
グ（９０ｂ）とから成り、第一のベアリング（９０ａ）
とターゲット（５５）の間の第一の熱伝導経路（Ｉ₂,１
２５, １２０）が、第二のベアリング（９０ｂ）とター
ゲット（５５）の間の第二の熱伝導路（Ｉ₁,１２５, １
２０）を含むことを特徴とするストラドルベアリングア
センブリー。
【請求項２】前記ターゲット（５５）がＸ線管陽極ア
センブリーであることを特徴とする、上記請求項１に記
載のストラドルベアリングアセンブリー。
【請求項３】前記ベアリングハウジング（１００）
が、冷却ダクト（１１９）を形作っていることを特徴と
する、上記請求項１又は２の何れかに記載のストラドル
ベアリングアセンブリー。
【請求項４】前記ベアリングハウジングの一部分がガ
ラスで作られ、且つ前記ベアリングハウジングの他の部
分が金属で作られていることを特徴とする、上記請求項
１から３の何れかに記載のストラドルベアリングアセン
ブリー。
【請求項５】前記回転アセンブリー（７９）が更に、
ターゲット（５５）に連結されているシャフト（７０）
を含み、前記シャフトが前記第一のベアリング（９０
ａ）と前記第二のベアリング（９０ｂ）によって回転可
能に支持されていることを特徴とする、上記請求項１か
ら４の何れかに記載のストラドルベアリングアセンブリ
ー。
【請求項６】前記ターゲットが長く伸びた部分（５
８）を含んでいることを特徴とする、上記請求項５に記
載のストラドルベアリングアセンブリー。
【請求項７】前記長く伸びた部分（５８）が熱によっ
て、シャフトの熱膨張する方向と実質的に反対の方向に
伸びることを特徴とする、上記請求項６に記載のストラ
ドルベアリングアセンブリー。
【請求項８】前記ベアリングのうちの一つが他のベア
リングに比べて回転アセンブリーのより多くの荷重を支
えていることを特徴とする、上記請求項１から７の何れ
かに記載のストラドルベアリングアセンブリー。
【請求項９】前記第一のベアリング（９０ａ）と第二
のベアリング（９０ｂ）とが前記陽極アセンブリー（５
５）の同じ側に位置していることを特徴とする、上記請
求項１から８の何れかに記載のストラドルベアリングア
センブリー。
【請求項１０】前記ベアリングハウジング（１００）
が第一の長く伸びた部分（１０１）と、前記第一の長く
伸びた部分に連結されている第二の長く伸びた部分（１
０２）と、前記第二の長く伸びた部分に連結されている
基礎部分（１０３）とを含んでいることを特徴とする、
上記請求項１から９の何れかに記載のストラドルベアリ
ングアセンブリー。
【請求項１１】前記第一の長く伸びた部分（１０１）
と前記第二の長く伸びた部分（１０２）とが回転アセン
ブリー（７９）の質量の中心（Ｃ）を通過することを特
徴とする、上記請求項１０に記載のストラドルベアリン
グアセンブリー。
【請求項１２】前記冷却ダクトを流れる冷却液が前記
第一のベアリングと前記第二のベアリングを冷却するこ
とを特徴とする、上記請求項２に加えられた上記請求項
３に記載のストラドルベアリングアセンブリー。
【請求項１３】前記冷却液はオイルであることを特徴
とする、上記請求項１２に記載のストラドルベアリング
アセンブリー。
【請求項１４】前記シャフト（７０）が前記第一のベ
アリング（９０ａ）を収容するための第一のインナーレ
ース（８２ａ）と、前記第二のベアリング（９０ｂ）を
収容するための第二のインナーレース（８２ｂ）を形作
っていることを特徴とする、上記請求項５に記載のスト
ラドルベアリングアセンブリー。
【請求項１５】前記ベアリングアセンブリーがインナ
ーベアリングレース回転仕様になっていることを特徴と
する、上記請求項１４に記載のストラドルベアリングア
センブリー。
【請求項１６】陽極アセンブリー（５５）を含む回転
アセンブリー（７９）の質量の中心（Ｃ）の第一の側に
ベアリングアセンブリーの第一のベアリング（９０ａ）
を配置する段階と、第二のベアリングで支えられている
回転アセンブリーの荷重の量とは関係なく、第一のベア
リングの方が第二のベアリングに比べて熱伝導経路の中
で陽極アセンブリーにより近くなるように、回転アセン
ブリーの質量の中心の反対側にベアリングアセンブリー
の第一のベアリング（９０ａ）を配置する段階とから成
るＸ線管の使用方法。