JPS6348929Y2

JPS6348929Y2 -

Info

Publication number: JPS6348929Y2
Application number: JP623683U
Authority: JP
Priority date: 1983-01-20
Filing date: 1983-01-20
Publication date: 1988-12-15
Also published as: JPS59112461U

Description

【考案の詳細な説明】〔考案の技術分野〕この考案は、回転陽極型Ｘ線管に係り、特にそ
の陽極ターゲツトの改良に関する。〔考案の技術的背景〕一般にＸ線管は、例えばＸ線診断として医療用
に利用されているが、胃の検診などの場合には、
従来第１図に示すようなＸ線管が用いられてい
る。このＸ線管は、いわゆる回転陽極型といわれ
るもので、外囲器１の一方に陰極２が配設され、
熱電子を放出する陰極フイラメント及び集束電極
を内蔵したカツプ３が備心して設けられている。
又、外囲器１の中央付近には、陰極２に対向して
略傘状の陽極ターゲツト４が配設されている。こ
の陽極ターゲツト４は、前記陰極２との間に高電
位差を設け、陰極フイラメントから放出された電
子を加速して衝突させ、制動輻射によつてＸ線を
発生させるとともに、その際に発生する多量の熱
を貯蔵および放熱するためのものであり、熱発生
面積を実効的に広げるために高速度で回転できる
ようになつている。このような陽極ターゲツト４
は支持柱５を介して有蓋円筒状ローター６に連結
されている。このローター６は、外囲器１外に配
設されたステータ７が発生する回転磁界を受けて
回転力を生じるもので、ステータ７と共に誘導電
動機を形成している。尚、支持柱５とローター６
は一体になつている。ローター６の内側には、軸
心に沿つて回転軸８が配設され、この回転軸８の
一端れねじ等（図示せず）によりローター６に固
着されている。この回転軸６と前記ローター６と
の間には有底筒状の固定子９が同軸的に配設さ
れ、一端が封着リング１０，１１を介して前記外
囲器１に固定されている。尚、この固定子９は一
部が管外に露出しており、Ｘ線管全体を外部に支
持固定する役目も果している。そして固定子９と
前記回転軸８との間には、ベアリング１２，１３
が介在配設され、回転軸８が自由に回転するよう
になつている。さて、動作時には陰極フイラメン
トから放出された電子がターゲツト４に到達した
時のパワーは、陽極電圧50kV、電流20mAの場
合、1kWに達する。このパワーの99％以上が熱
に変換されるので、ターゲツト４は外部への熱輻
射と他の部分への熱伝導を伴いながら高温度に加
熱される。熱輻射は温度の４乗に比例して増加す
るので、高温になると放熱が大きく増加し、短時
間で熱平衡に達する。一方、熱伝導による熱の伝
達は、伝導媒体の他端が熱的にフリーの場合に
は、長時間かかつて徐々に端部が高温となる。そ
してターゲツト４の熱はローター６、回転軸８に
伝えられ、これらを高温にする。ローター６が高
温になれば、前述したように熱輻射が増加して熱
的に平衡に達する。前記した条件では、支持柱５
上の点は通電開始後約15分で800℃、ローター
６の点では通電開始後30分で550℃、ベアリン
グ１３の近傍の点では通電開始後約50分で400
℃で熱平衡に達するものもある。ベアリング１３
の熱伝導が悪化すれば、点の温度は点と大略
同一となり、550℃にも達することになる。ベア
リング１２，１３中のボールの回転状況によつて
は熱膨張により外輪、内輪とのクリアランスが不
良となり、ベアリング破損等の不都合が発生する
こととなる。又、ベアリング１２，１３が500℃
以上にもなれば、ボールの硬度低下をきたし、回
転停止等の管球破損が発生することになる。〔背景技術の問題点〕上記のような従来のＸ線管では、ベアリング１
２，１３の内輪は高温度になり易いが、外輪は低
温となつており、この点の温度は60℃から550℃
の間で、ベアリング１２，１３中のボールの回転
状況によつて変化する。ボールの温度が高くなる
と、ボールと内輪及び外輪とのクリアランスが不
足するだけでなく、これらの間に存する潤滑材が
蒸発してしまい、ベアリング１２，１３が破損す
る場合がある。これらの理由により、回転停止事
故が多発し易い欠点がある。この防止のためにタ
ーゲツト４の黒化度の増大、ローター６の表面の
黒化度の増大、ターゲツト４とローター６の間に
熱遮蔽板の設置等が考えられているが、これらの
効果は比較的少なく、ターゲツト４への入力パワ
ーを過少にしているのが実状である。〔考案の目的〕この考案の目的は、ベアリングの温度を低温に
平衡せしめて安定に回転させることにより、ター
ゲツトの熱容量の増大、ターゲツト冷却率の向
上、及び寿命の長期化を図つた回転陽極型Ｘ線管
を提供することである。〔考案の概要〕この考案は、陽極ターゲツトが、１種類又は２
種類以上の重金属からなる円板状ターゲツト基体
と、このターゲツト基体の裏面に接合されたグラ
フアイトからなる環状体と、上記ターゲツト基体
と支持柱の間に介在配設された熱伝導率が小さい
セラミツクからなる環状中央部材とからなり、こ
の中央部材に支持柱を固定し、支持柱への熱伝導
が少なくベアリングの過熱を抑制した回転陽極型
Ｘ線管である。〔考案の実施例〕この考案の回転陽極型Ｘ線管の要部は第２図に
示すように構成され、従来例（第１図）と同一箇
所は同一符号を付すことにする。即ち、有蓋円筒
状のローター６の一端有蓋部には支持柱５が一体
に突設され、この支持柱５には陽極ターゲツト１
４が固着されている。この陽極ターゲツト１４
は、円板状のターゲツト基板１５、環状中央部材
１６及びターゲツト基体１５裏面に接合された環
状体１７より構成されている。この場合、ターゲ
ツト基体１５は１種類又は２種類以上の重金属例
えばタングステン、モリブデン等からなり、その
中央部に熱伝導率が小さいセラミツク例えば
Si₃N₄からなる中央部材１６が埋設されている。
つまり、ターゲツト基体１５と支持柱５の間に中
央部材１６は介在しており、中央部材１６の一端
側にはターゲツト基体１５が延びて支持柱５に直
接接している。そして、ターゲツト基体１５に外
部から電流を導くために、中央部材１６の少なく
とも一面には薄い重金属（図示せず）が被覆され
ている。又、上記環状体１７はグラフアイトから
なり、陽極ターゲツト１４の重量を大幅に増加し
ないで熱容量を増して同一入力に対してターゲツ
ト温度を低下させるために、ターゲツト基体１５
の電子ビーム入射面とは反対の面に貼り付けてあ
る。図中、１８は締付ナツトである。尚、この考案は、上記以外は従来例と同様構成
ゆえ、詳細な説明は省略する。さて動作時には、陰極フイラメントから放出さ
れた電子ビームを加速してターゲツト１４に衝突
させるが、この場合に各部の温度がどのように決
定されるかを述べる。即ち、ターゲツト基体１５
の温度をT_Tローター６の温度をT_Rとすると、タ
ーゲツト基体１５からローター６へ伝達される熱
量q_ioは q_ioT_T−T_R／L₁／λ₁S₁＋L₂／λ₂S₂……(1) で表わされる。ここでλ₁は中央部材１６の熱伝導
率、S₁は同じく実効断面積、L₁は同じく伝熱パ
ス、λ₂は支持柱５の熱伝導率、S₂は同じく実効断
面積、L₂は同じく実効長である。実際に近い値
を求めてみると、λ₁＝0.29w／cm・deg，S₁＝６
cm²，L₁＝1.5cm，λ₂＝1.16w／cm・deg，S₂＝0.62
cm²，L₂＝1.3cmであり、(1)式の分母は2.7deg／ｗ
となる。上記中央部材１６が重金属からできてい
る場合には、λ₁＝1.16w／cm・degであり、(1)式
の分母は2.0deg／ｗとなるから、この考案を採用
した場合には、（T_T−T_R）を一定にした場合に
は、ローター６へ熱伝導によつて流入する熱量は
およそ２／2.7＝0.74倍に減少する。一方、ローター６から外部に輻射されるパワー
q_putは q_putＫ・T_R ⁴ ……(2) で表わされる。ここでＫは定数である。そして、
熱平衡状態ではq_io＝q_putであるから、 T_T−T_R／2.7＝Ｋ・T_R ⁴ ……(3) T_T−T′_R／２＝Ｋ・T_R′⁴ ……(4) 上記(3)式はセラミツクの場合であり、上記(4)式は
重金属の場合であつて、実測データからT_T＝
1000℃，T_R′＝500℃とすると、(4)式からＫ＝7.0×10^-10（ｗ／K⁴）となる。(3)式に代入すると、T_R＝460℃となる。
換言すれば、同一入力条件において、ローター６
の温度が40deg低下したことを意味し、これはそ
のままベアリング１２の温度低下をきたす。
40degの温度低下は、潤滑材の蒸発速度をおよそ
１／１０倍に減少させることになり、ベアリング１２
の寿命を大幅に増すことができる。〔考案の効果〕この考案によれば、次のような優れた効果が得
られる。即ち、陰極フイラメントから入力された
パワーはターゲツト１４の重金属からなるターゲ
ツト基体１５に吸収され、ターゲツト基体１５の
温度がすばやく均一化されると共にグラフアイト
からなる環状体１７に伝わり、大きな表面積から
外部に輻射されるので、比較的低いターゲツト温
度においても輻射されるパワーは大きい。従つ
て、ターゲツト１４は低い温度で熱平衡に達す
る。又、熱伝導率が小さいセラミツクからなる中
央部材１６を介してローター６に伝熱されるの
で、同一ターゲツト温度でもローター６の温度を
低下することができ、この結果、ベアリング温度
が低下するので、寿命が飛躍的に長くなる。そし
て、中央部材１６はターゲツト基体１５に例えば
ホツトプレスで固着されており、中央部材１６自
体も十分な強度を有しているので、ターゲツト１
４は十分な機械的強度を有している。又、中央部
材１６の熱膨張は小さいので、高温になつても支
持柱とのガタを生じない。尚、図示していないが、中央部材１６は正方形
又はコーナー部を有する他の形状にすると、ター
ゲツト１４の回転に対して更に強い機械的強度を
有し、上記実施例と同様の効果が得られる。又、支持柱５は上記のセラミツクで作ると更に
効果が大きくなる。この場合、ターゲツト１４へ
の給電は図示しない導電体を別に設けることによ
り行なえばよい。更に、第３図はこの考案の変形例を示したもの
で、この陽極ターゲツト１９はターゲツト基体１
５と支持柱５の間にセラミツクからなる環状にし
て断面コ字形を形成する中間部材２０，２１が介
在配設され、この中間部材２０，２１はターゲツ
ト基体１５の表面、裏面の各一部を覆つている。以上説明したようにこの考案によれば、工業的
価値大なる回転陽極型Ｘ線管を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転陽極型Ｘ線管を示す断面
図、第２図はこの考案の一実施例に係る回転陽極
型Ｘ線管の要部を示す断面図、第３図はこの考案
の変形例を示す断面図である。１……外囲器、５……支持柱、６……ロータ
ー、８……回転軸、９……固定子、１２，１３…
…ベアリング、１４……陽極ターゲツト、１５…
…ターゲツト基体、１６……中央部材、１７……
環状体。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 外囲器内に配設され陽極ターゲツトを固着し
た支持柱を一端に同軸的に突設した円筒状ロー
ターと、該ローターの内側に同軸的に固着され
た回転軸と、該回転軸と前記ローターとの間に
配設され一部が管外に露出した筒状固定子と、
該固定子と前記回転軸との間に介在配設された
ベアリングとを具備した回転陽極型Ｘ線管にお
いて、前記陽極ターゲツトは、１種類又は２種
類以上の重金属からなる円板状ターゲツト基体
と、該ターゲツト基体の裏面に接合されたグラ
フアイトからなる環状体と、前記ターゲツト基
体と前記支持柱との間に介在配設された熱伝導
率が小さいセラミツクからなる環状中央部材と
からなり、該中央部材を実質的に前記支持柱に
より支持したことを特徴とする回転陽極型Ｘ線
管。 (2) 前記支持柱は、前記中央部材と同質のセラミ
ツクからなる実用新案登録請求の範囲第１項記
載の回転陽極型Ｘ線管。 (3) 前記中央部材の一端側に前記ターゲツト基体
が延在し、前記支持柱に接している実用新案登
録請求の範囲第１項記載の回転陽極型Ｘ線管。