WO2008069195A1

WO2008069195A1 - 回転陽極型ｘ線管

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Publication number: WO2008069195A1
Application number: PCT/JP2007/073390
Authority: WO
Inventors: Tetsuya Yonezawa; Hironori Nakamuta; Ryoichi Takahashi; Yasuo Yoshii; Hitoshi Hattori; Yasutaka Ito
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba; Toshiba Electron Tubes & Devices Co., Ltd.
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2008-06-12
Also published as: EP2099055A4; JPWO2008069195A1; EP2099055A1; JP5259406B2; CN101553896A; US20090225950A1; CN101553896B; US7697665B2

Abstract

　側面にラジアルすべり軸受面（Ｓ１）を有し、内部に冷却液（２０）が流れる流路を有する固定体と、前記固定体の一端部と隙間をおいて嵌合される凹部５１ａを有し、陽極ターゲット（５０）を構成する円盤状の径大部（６１０）と、前記固定体の側面を囲み、内面に前記ラジアルすべり軸受面に隙間を置いて対向するラジアルすべり軸受面（Ｓ２）を有し、一端部で前記径大部と一体化された径小部（６２０）と、を含む回転体（６００）と、前記隙間に充填された潤滑剤と、前記径大部の陽極ターゲットに対向配置された陰極（８０）と、前記固定体、回転体、潤滑剤及び陰極を収容し、前記固定体を、前記凹部に嵌合される前記固定体の一端部に対して反対側に位置する前記固定体の他端部で固定する真空外囲器（９０）と、を備えている回転陽極型Ｘ線管。

Description

明細書

回転陽極型 X線管

技術分野

[0001] この発明は、回転陽極型 X線管に関する。

背景技術

[0002] 一般に、 X線管装置は、医療診断システムや工業診断システム等に用いられている。 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、を備えている。回転陽極型 X線管は、固定シャフトと、この固定シャフトを軸に回転可能に設けられた回転体と、この回転体の端部に継手部を介して設けられた陽極ターゲットと、この陽極ターゲットに対向配置された陰極と、これらを収容した真空外囲器と、この真空外囲器内に充填された冷却液とを有して!/、る。固定シャフト及び回転体間の隙間には液体金属が充填されている。

[0003] 上記 X線管装置の動作状態において、ステータコイルは回転体に与える磁界を発生するため、回転体及び陽極ターゲットは回転する。また、陰極は陽極ターゲットに対して電子ビームを照射する。これにより、陽極ターゲットは、電子と衝突するときに X 線を放出する。

[0004] X線管装置の動作時に、陽極ターゲットは、この陽極ターゲットへの熱入力により高温になる。すなわち、陽極ターゲットは、電子ビームが照射されることにより高温になる。特に、電子が衝突される電子衝撃面（焦点）の温度が高温になる。このため、電子衝撃面の温度は陽極ターゲット材質の溶解温度以下でなくてはならない。

[0005] 上記したことから、陽極ターゲットを冷却させるための技術が開発されている。例えば、電子衝突面の近くで液体金属を熱伝達流体として用いて陽極ターゲットを冷却する技術が USP5541975及び DE3644719に開示されている。上記技術を用いることにより、陽極ターゲットの高冷却が可能となる。

[0006] しかしながら、上記開示された技術において、液体金属のシール部は電子衝突面近くに形成されている。電子衝突面より発生した熱はシール部に伝導するため、シール部は高温となり変形してしまう。回転体と固定シャフトとの隙間が変形してしまうため、シール部によるシール性能を十分発揮するための隙間（クリアランス）の維持が困難となる。結果、液体金属の漏れにより、 X線管に不良が生じる恐れがある。

[0007] なお、液体金属のシール部が高温にならない技術が、例えば、特公昭 63— 1330 2号公報、特開平 5— 258691号公報、特開平 5— 144395号公報に開示されてい発明の開示

[0008] 上記したように、陽極ターゲットの高冷却を可能とする技術及びシール部が高温にならない技術が開示されている。し力もながら、陽極ターゲットの高冷却を可能とし、且つ、シール部が高温にならな!/、技術は開示されて!/、な!/、。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、陽極ターゲットの冷却率に優れ、製品寿命を長くすることができる回転陽極型 X線管を提供することにある。

[0009] 上記課題を解決するため、本発明の態様に係る回転陽極型 X線管は、

側面にラジアルすべり軸受面を有し、内部に冷却液が流れる流路を有する固定体と、

前記固定体の一端部と隙間をおいて嵌合される凹部を有し、陽極ターゲットを構成する円盤状の径大部と、前記固定体の側面を囲み、内面に前記ラジアルすべり軸受面に隙間を置いて対向するラジアルすべり軸受面を有し、一端部で前記径大部と一体化された径小部と、を含む回転体と、

前記隙間に充填された潤滑剤と、

前記径大部の陽極ターゲットに対向配置された陰極と、

前記固定体、回転体、潤滑剤及び陰極を収容し、前記固定体を、前記凹部に嵌合される前記固定体の一端部に対して反対側に位置する前記固定体の他端部で固定する真空外囲器と、を備えている回転陽極型 X線管。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]この発明の第 1の実施の形態に係る回転陽極型 X線管装置を示す断面図であ [図 2]図 1に示した回転陽極型 X線管装置の一部を示す拡大断面図であり、特に、シ一ル部を示す拡大断面図である。

[図 3]この発明の第 2の実施の形態に係る回転陽極型 X線管装置の主要部を示す断面図である。

[図 4]この発明の第 3の実施の形態に係る回転陽極型 X線管装置を示す断面図であ

[図 5]図 4に示した回転陽極型 X線管装置の一部を示す拡大断面図であり、特に、スラスト軸受を示す拡大断面図である。

[図 6]図 4に示した回転陽極型 X線管装置の一部を示す拡大断面図であり、特に、他のスラスト軸受を示す拡大断面図である。

[図 7]この発明の第 4の実施の形態に係る回転陽極型 X線管装置を示す断面図であ

[図 8]図 7に示した回転陽極型 X線管装置の一部を示す拡大断面図であり、特に、 2 つのスラスト軸受を示す拡大断面図である。

[図 9]この発明の第 5の実施の形態に係る回転陽極型 X線管装置を示す断面図であ

[図 10]この発明の第 6の実施の形態に係る回転陽極型 X線管装置を示す断面図である。

[図 11]この発明の第 7の実施の形態に係る回転陽極型 X線管装置を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0011] 以下、図面を参照しながらこの発明の第 1の実施の形態に係る回転陽極型 X線管装置について詳細に説明する。

図 1に示すように、回転陽極型 X線管装置は、回転陽極型 X線管 1と、磁界を発生させるコイルとしてのステータコイル 2と、図示しなレ、が回転陽極型 X線管及びステータコイルを収容した筐体とを備えて!/、る。

[0012] 回転陽極型 X線管 1は、固定体としての固定シャフト 10と、冷却液 20と、管部 30と、環部 40と、陽極ターゲット 50と、回転部 60と、潤滑剤としての液体金属 70と、陰極 8 0と、真空外囲器 90とを備えている。回転陽極型 X線管 1は動圧軸受を使っている。 [0013] 固定シャフト 10は、筒部 1 1と、他の筒部としての筒部 12と、環部 13とを有している。固定シャフト 10は、 Fe (鉄)や Mo (モリブデン）等の材料で形成されている。筒部 1 1は、回転軸 aに沿って延出して回転軸 aを中心軸として筒状に形成されている。筒部 11は、側面にラジアルすべり軸受面 S 1を有している。筒部 12は、回転軸 aに沿って延出して回転軸 aを中心軸として筒状に形成されている。筒部 12の一端部は閉塞されている。筒部 12の他端部は、筒部 11に密接に連通されている。より詳しくは、環部 13が筒部 11及び筒部 12とそれぞれ密接に接合されて筒部 11及び筒部 12が連通されている。筒部 11、筒部 12及び環部 13は一体に形成されている。固定シャフト 10 の内部は冷却液 20で満たされている。この実施の形態において、冷却液 20は水である。固定シャフト 10は、この内部に冷却液 20が流れる流路を形成している。固定シャフト 10は、この他端部側に冷却液 20を外部に吐出す吐出し口 10bを有している。

[0014] 管部 30は、固定シャフト 10の内部に設けられ、固定シャフトとともに流路を形成している。管部 30の一端部は、固定シャフト 10の他端部に形成された開口部 10aを通つて固定シャフト 10の外部に延出している。管部 30は、開口部 10aに固定されている。管部 30の側面は、開口部 10aに密接している。

[0015] 管部 30は、この内部に冷却液 20を取り入れる取り入れ口 30aと、冷却液 20を固定シャフト 10の内部に吐出す吐出し口 30bとを有している。取り入れ口 30aは、固定シャフト 10の外部に位置している。吐出し口 30bは、固定シャフト 10の一端部に隙間を置いて位置している。

[0016] 環部 40は、筒部 12の内部に設けられ、管部 30の側面を囲むように管部 30と一体に形成されている。環部 40は、筒部 12の内部に隙間を置いて設けられている。管部 30及び環部 40は、固定シャフト 10とともに流路を形成している。

[0017] 上記したことから、回転陽極型 X線管 1外部からの冷却液 20は、取り入れ口 30aから取り入れられ、管部 30内部を通って筒部 12の内部に吐出され、筒部 12及び環部 40の間を通り、環部 13及び環部 40の間を通り、筒部 11及び管部 30の間を通り、吐出し口 10bから回転陽極型 X線管 1外部に吐出される。

[0018] 陽極ターゲット 50は、陽極 51と、この陽極の外面の一部に設けられたターゲット層 52とを有している。陽極 51は、円盤状に形成され、固定シャフト 10と同軸的に設けられている。陽極 51は、 Mo等の材料で形成されている。陽極 51は、回転軸 aに沿った方向に凹んだ凹部 51aを有している。凹部 51aは、円盤状に窪めて形成されている。凹部 51aには筒部 12が嵌合されている。凹部 51aは、筒部 12に隙間を置いて形成されている。回転軸 aに沿った方向において、凹部 51aはターゲット層 52全体に重なつている。ターゲット層 52の真下（内側）に液体金属 70の熱伝達流路が設けられている。ターゲット層 52は、 W (タングステン）等の材料で輪状に形成されている。ターゲット層 52の表面は電子衝突面である。

[0019] 筒部 12は、スラスト軸受面 S3を有している。陽極 51は、スラスト軸受面 S4を有している。軸受面 S3及び軸受面 S4は、回転軸 aに沿った方向に互いに隙間を保持して対向している。軸受面 S3及び軸受面 S4は、スラスト軸受 B2を形成している。

[0020] 回転部 60は、筒部 11より径の大きい筒状に形成されている。回転部 60は、固定シャフト 10及び陽極ターゲット 50と同軸的に設けられている。回転部 60は、筒部 11より短く形成されている。

[0021] 回転部 60は、 Feや Mo等の材料で形成されている。より詳しくは、回転部 60は、筒部 61と、筒部 61の一端部の側面を囲むように筒部と一体に形成された環部 62と、筒部 61の他端部に設けられたシール部 63と、筒部 64とを有している。

[0022] 筒部 61は、筒部 11の側面を囲んでいる。筒部 61は、内面に軸受面 S 1に隙間を置いて対向したラジアルすべり軸受面 S2を有している。軸受面 S1及び軸受面 S2は、ラジアルすべり軸受 B1を形成している。ここで、軸受面 S1及び軸受面 S2にそれぞれ溝が付いている。回転部 60の環部 62は陽極ターゲット 50と接合されている。回転部 60は、固定シャフト 10を軸に陽極ターゲット 50とともに回転可能に設けられている

[0023] シール部 63は、軸受面 S2に対して環部 62 (—端部）の反対側に位置している。シール部 63は、筒部 61の他端部に接合されている。シール部 63は、環状に形成され、固定シャフト 10の側面全周に亘つて隙間を置いて設けられている。筒部 64は、筒部 61の側面と接合され、筒部 61に固定されている。筒部 64は、例えば Cu (銅）で形成されている。

[0024] 液体金属 70は、筒部 12及び凹部 51a間の隙間、環部 13及び環部 62間の隙間、環部 13及び筒部 61間の隙間、並びに筒部 11 (軸受面 S I)及び筒部 61 (軸受面 S2 )間の隙間に充填されている。なお、これらの隙間は全て繋がっている。この実施の形態において、液体金属 70は、ガリウム 'インジウム ·錫合金（GalnSn)である。

[0025] 図 1及び図 2に示すように、シール部 63及び固定シャフト 10間の隙間（クリアランス ) cは、回転部 60の回転を維持するとともに液体金属 70の漏洩を抑制できる値に設定されている。上記したことから、隙間 cはわずかである。この実施の形態において、隙間 cは 500〃 m以下である。このため、シール部 63は、ラビリンスシールリング（laby rinth seal ring)として機能する。

[0026] また、シール部 63は、複数の収容部 63aを有している。ここでは、シール部 63は、 4 つの収容部 63aを有している。収容部 63aは、シール部 63の内側を円形枠状に窪めてそれぞれ形成されている。収容部 63aは、万一隙間 cから液体金属 70が漏れた場合、漏れた液体金属 70を収容する。

[0027] 筒部 11は、スラスト軸受面 S5を有している。シール部 63は、スラスト軸受面 S6を有している。軸受面 S5及び軸受面 S6は、回転軸 aに沿った方向に互いに隙間を保持して対向している。軸受面 S5及び軸受面 S6は、スラスト軸受 B3を形成している。このスラスト軸受 B3は、高温にならず、軸受面 S5及び軸受面 S6間の隙間を一定に維持できるため、ターゲットが高温になってもスラスト軸受 B3を正常に機能させることができる。

[0028] 上記した陽極ターゲット 50及び回転部 60は、回転体 600を形成している。回転体 6 00は、陽極ターゲット 50及び回転部 60により一体に形成されている。回転体 600は、径大部 610と、径大部 610より径の小さい径小部 620とを有している。この実施の形態において、径大部 610が陽極ターゲット 50であり、径小部 620が回転部 60であ

[0029] 図 1に示すように、陰極 80は、陽極ターゲット 50のターゲット層 52に間隔を置いて対向配置されている。陰極 80は、電子を放出するフィラメント 81を有している。

[0030] 真空外囲器 90は、固定シャフト 10、冷却液 20、管部 30、環部 40、陽極ターゲット 5 0、回転部 60、液体金属 70及び陰極 80を収容している。真空外囲器 90は、 X線透過窓 90a及び開口部 90bを有している。 X線透過窓 90aは、回転軸 aに対して直交した方向にターゲット層 52と対向している。固定シャフト 10の他端部は、開口部 90bを通って真空外囲器 90の外部に露出されている。開口部 90bは、固定シャフト 10を固定している。固定シャフト 10の側面は、開口部 90bに密接している。

陰極 80は、真空外囲器 90の内壁に取付けられている。真空外囲器 90は密閉されてレ、る。真空外囲器 90の内部は真空状態に維持されて!/、る。

[0031] ステータコイル 2は、回転部 60の側面、より詳しくは筒部 64の側面に対向して真空外囲器 90の外側を囲むように設けられている。ステータコイル 2の形状は環状である筐体内部に、回転陽極型 X線管 1及びステータコイル 2が収容されている他、図示しな!/、冷却液が充填されて!/、る。

[0032] 上記 X線管装置の動作状態において、ステータコイル 2は回転部 60 (特に筒部 64) に与える磁界を発生するため、回転体 600は回転する。これにより、陽極ターゲット 5 0は回転する。また、陰極 80に相対的に負の電圧が印加され、陽極ターゲット 50に相対的に正の電圧が印加される。例えば、陰極 80に— 150kVの電圧が印加され、陽極ターゲット 50は接地されて!/、る。

[0033] これにより、陰極 80及び陽極ターゲット 50間に電位差が生じる。このため、陰極 80 は、電子を放出すると、この電子は、加速され、ターゲット層 52に衝突される。すなわち、陰極 80は、ターゲット層 52に電子ビームを照射する。これにより、ターゲット層 52 は、電子と衝突するときに X線を放出し、放出された X線は X線透過窓 90aを介して真空外囲器 90外部、ひいては筐体外部に放出される。

[0034] 上記したように構成された回転陽極型 X線管装置によれば、陽極ターゲット 50は、ターゲット層 52に重なった凹部 51aを有し、固定シャフト 10は凹部 51aに嵌合されている。ターゲット層 52及び冷却液 20の流路を一層近接させている。

[0035] X線を放出する際、回転体 600の回転時の遠心力は強ぐ液体金属 70がターゲット層 52 (陽極ターゲット 50の焦点軌道面）の真下まで流れて充満し、液体金属 70の層を形成する。 X線を放出する際、陽極ターゲット 50、特にターゲット層 52の電子衝突面は高温になる力ターゲット層 52の熱は、陽極 51及び液体金属 70を伝導して固定シャフト 10に伝導され、固定シャフト 10の内部の流路を流れる冷却液 20に放射される。この際、液体金属 70は熱伝達流体として機能する。ターゲット層 52から冷却液 20の流路までの熱伝導パスは短い。上記したことから、陽極ターゲット 50の冷却率の一層優れた回転陽極型 X線管 1を得ることができる。

[0036] これにより、陽極ターゲット 50の溶融等、陽極ターゲット 50に生じる不良を抑制すること力 Sできる。陽極ターゲット 50の許容できる熱入力を大きくすることができるため、回転陽極型 X線管 1の出力を向上させることもできる。その他、回転陽極型 X線管 1の製品寿命を長くする効果を得ることができる。

[0037] また、冷却液 20を水としたことも陽極ターゲット 50の冷却率の向上、ひいては回転陽極型 X線管 1の高出力化に寄与している。すなわち、冷却液 20は電熱界面で沸騰状態となり、冷却に寄与する。このように、沸騰冷却は、沸騰を伴わない冷却より冷却効率が良ぐ一層ターゲット層 52の温度を低減させることができる。上記したことから、陽極ターゲット 50の高冷却が可能となる。

[0038] シール部 63は、軸受面 S2に対して環部 62 (—端部）の反対側に位置している。シール部 63はターゲット層 52の電子衝突面の近くに設けられていない。シール部 63 は熱経路上電子衝突面から遠いため、電子衝突による熱の影響を受けない。すなわち、シール部 63が高温となって生じるシール部 63の変形を抑制することができる。従つて、シール部 63の熱変形を無視して隙間 cを小さくすることができるとともに、シール部 63からの液体金属 70の漏洩を抑制することができる。

[0039] 例えば、回転体 600が静止状態から回転状態に移行する際に、径大部 610付近の隙間での液体金属 70の移動にともない、液体金属 70のはねかえりが発生した場合であっても、このはねかえりによる悪影響がシール部 63に及ぶことはない。このため、シール部 63が液体金属 70で濡らされることがなぐ液体金属 70の真空空間への漏洩が防止される。

[0040] 回転陽極型 X線管 1が固体潤滑剤を使用した玉軸受を採用した場合、液体金属が玉軸受内に流入して残留 ·付着することにより、固体潤滑剤の塑性流動を妨げてしまう恐れがある。し力もながら、上記回転陽極型 X線管 1は、液体金属 70自体を潤滑剤とする動圧軸受を採用している。このため、潤滑性能の低下が生じることはなぐ長時間安定に陽極ターゲット 50を回転させることができ、回転陽極型 X線管 1の製品寿命を長くする効果を得ることができる。

[0041] 上記したことから、陽極ターゲット 50の冷却率に優れ、製品寿命を長くすることができる回転陽極型 X線管 1および回転陽極型 X線管 1を備えた回転陽極型 X線管装置を得ること力 Sでさる。

[0042] 次に、この発明の第 2の実施の形態に係る回転陽極型 X線管装置について詳細に説明する。なお、この実施の形態において、他の構成は上述した第 1の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

[0043] 図 3に示すように、回転体 600は、径大部 610と、径小部 620とを有している。径大部 610及び径小部 620は、接続面無しに一体に形成されている。凹部 51aはターグット層 52全体に重なっている。ターゲット層 52の真下（内側）に液体金属 70の熱伝達流路が設けられている。

[0044] 上記したように構成された回転陽極型 X線管装置によれば、陽極ターゲット 50は、ターゲット層 52に重なった凹部 51aを有し、固定シャフト 10は凹部 51aに嵌合されている。ターゲット層 52及び冷却液 20の流路を近接させている。このため、ターゲット層 52から冷却液 20の流路までの熱伝導パスは短い。

[0045] 上記したことから、陽極ターゲット 50の冷却率に優れ、製品寿命を長くすることができる回転陽極型 X線管 1および回転陽極型 X線管 1を備えた回転陽極型 X線管装置を得ること力 Sでさる。

[0046] 次に、この発明の第 3の実施の形態に係る回転陽極型 X線管装置について詳細に説明する。なお、この実施の形態において、他の構成は上述した第 1の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

[0047] 図 4及び図 5に示すように、径大部 610と径小部 620の境界付近において、回転体

600 (筒部 61)は、スラスト軸受面 S8を有している。固定シャフト 10 (環部 13)は、スラスト軸受面 S7を有している。軸受面 S7及び軸受面 S8は、回転軸 aに沿った方向に互いに隙間を保持して対向している。軸受面 S7及び軸受面 S8は、スラスト軸受 B4を形成している。

[0048] このスラスト軸受 B4は、高温にならず、軸受面 S7及び軸受面 S8間の隙間を一定に維持できるため、ターゲットが高温になってもスラスト軸受 B4を正常に機能させること力 Sできる。

[0049] 図 4及び図 6に示すように、固定シャフト 10は、環部 14をさらに有している。環部 14 は、ラジアルすべり軸受面 S 1を挟んで筒部 12 (径大部 610)と反対側の筒部 11の側面を囲んでいる。筒部 11及び環部 14は、接続面無しに一体に形成されている。

[0050] 筒部 61は、ラジアルすべり軸受面 S2を挟んで径大部 610と反対側に、内面を凹ませた段差部 61aを有している。環部 14は、段差部 61a及びシール部 63で囲まれたスペースに嵌合されている。

[0051] 環部 14は、スラスト軸受面 S9を有している。筒部 61は、スラスト軸受面 S10を有している。軸受面 S9及び軸受面 S 10は、回転軸 aに沿った方向に互いに隙間を保持して対向している。軸受面 S9及び軸受面 S 10は、スラスト軸受 B5を形成している。このスラスト軸受 B5は、高温にならず、軸受面 S9及び軸受面 S10間の隙間を一定に維持できるため、ターゲットが高温になってもスラスト軸受 B5を正常に機能させることができる。

[0052] 上記したように構成された回転陽極型 X線管装置によれば、陽極ターゲット 50は、ターゲット層 52に重なった凹部 51aを有し、固定シャフト 10は凹部 51aに嵌合されている。ターゲット層 52及び冷却液 20の流路を近接させている。このため、ターゲット層 52から冷却液 20の流路までの熱伝導パスは短い。

[0053] スラスト軸受 B4、 B5は、高温にはならない。ターゲット層 52からの熱伝導によるスラスト軸受 B4、 B5の変形を防止でき、スラスト軸受 B4、 B5の隙間を一定に維持でき、スラスト軸受 B4、 B5としての機能を保持できるため、回転体 600の回転動作を維持すること力 Sでさる。

[0054] 上記したことから、陽極ターゲット 50の冷却率に優れ、製品寿命を長くすることができる回転陽極型 X線管 1および回転陽極型 X線管 1を備えた回転陽極型 X線管装置を得ること力 Sでさる。

[0055] 次に、この発明の第 4の実施の形態に係る回転陽極型 X線管装置について詳細に説明する。なお、この実施の形態において、他の構成は上述した第 1及び第 3の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略す [0056] 図 7及び図 8に示すように、固定シャフト 10は、環部 14をさらに有している。筒部 61 は、段差部 61aを有している。環部 14は、段差部 61a及びシール部 63で囲まれたスペースに嵌合されている。

[0057] 環部 14は、スラスト軸受面 S9を有している。筒部 61は、スラスト軸受面 S10を有している。軸受面 S9及び軸受面 S 10は、回転軸 aに沿った方向に互いに隙間を保持して対向している。軸受面 S9及び軸受面 S 10は、スラスト軸受 B5を形成している。

[0058] 環部 14は、スラスト軸受面 S11を有している。シール部 63は、スラスト軸受面 S12を有している。軸受面 S11及び軸受面 S 12は、回転軸 aに沿った方向に互いに隙間を保持して対向している。軸受面 S11及び軸受面 S 12は、スラスト軸受 B6を形成している。

[0059] これらスラスト軸受 B5、 B6は、高温にならず、軸受面 S9及び軸受面 S10間の隙間、並びに軸受面 S11及び軸受面 S12間の隙間を一定に維持できるため、ターゲットが高温になってもスラスト軸受 B5を正常に機能させることができる。

[0060] 上記したように構成された回転陽極型 X線管装置によれば、陽極ターゲット 50は、ターゲット層 52に重なった凹部 51aを有し、固定シャフト 10は凹部 51aに嵌合されている。ターゲット層 52及び冷却液 20の流路を近接させている。このため、ターゲット層 52から冷却液 20の流路までの熱伝導パスは短い。

[0061] スラスト軸受 B5、 B6は、高温にはならない。ターゲット層 52からの熱伝導によるスラスト軸受 B5、 B6の変形を防止でき、スラスト軸受 B5、 B6の隙間を一定に維持でき、スラスト軸受 B5、 B6としての機能を保持できるため、回転体 600の回転動作を維持すること力 Sでさる。

[0062] 上記したことから、陽極ターゲット 50の冷却率に優れ、製品寿命を長くすることができる回転陽極型 X線管 1および回転陽極型 X線管 1を備えた回転陽極型 X線管装置を得ること力 Sでさる。

[0063] 次に、この発明の第 5の実施の形態に係る回転陽極型 X線管装置について詳細に説明する。なお、この実施の形態において、他の構成は上述した第 1及び第 4の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略す [0064] 図 9に示すように、固定シャフト 10は、環部 14をさらに有している。筒部 61は、段差部 61 aを有している。環部 14は、段差部 61a及びシール部 63で囲まれたスペースに嵌合されている。回転陽極型 X線管 1は、スラスト軸受 B5、 B6を形成している。

[0065] 回転軸 aに沿った方向において、凹部 51aはターゲット層 52の一部、より詳しくは、ターゲット層 52の内側領域にのみ重なっている。このため、ターゲット層 52の内側領域の真下（内側）にのみ液体金属 70の熱伝達流路が設けられている。径大部 610の内径（凹部 51 aの直径）は、上述した第 5の実施の形態の径大部 610の内径（凹部 5 laの直径）より小さい。

[0066] 上記したように構成された回転陽極型 X線管装置によれば、陽極ターゲット 50は、ターゲット層 52に重なった凹部 51aを有し、固定シャフト 10は凹部 51aに嵌合されている。ターゲット層 52及び冷却液 20の流路を近接させている。このため、ターゲット層 52から冷却液 20の流路までの熱伝導パスは短い。

[0067] ターゲット層 52の一部の真下（内側）に液体金属 70の熱伝達流路が設けられているため、液体金属 70の熱伝達流路が設けられていない場合に比べて陽極ターゲット 50の冷却率を向上させることができる。

[0068] 径大部 610の内径は小さいため、液体金属 70のせん断応力により生じる発熱を抑制すること力 Sでさる。

ここで、液体金属 70のせん断応力により生じる発熱が回転陽極型 X線管装置に与える悪影響について説明する。液体金属 70のせん断応力により生じる発熱の大きさは、径大部 610の内径が大きいほど大きくなる。液体金属 70の発熱が大きくなると、必要な回転数で回転体 600を回転させる回転トルクも大きくなる。このため、回転体 6 00を回転させるステータコイル 2 (モータ）も大きくなつてしまう。従って、回転陽極型 X 線管装置の重量及び寸法が大きくなつてしまい、回転陽極型 X線管装置を高速回転する CT装置への搭載が困難となる。

[0069] 上記したことから、陽極ターゲット 50の冷却率に優れ、製品寿命を長くすることができる回転陽極型 X線管 1および回転陽極型 X線管 1を備えた回転陽極型 X線管装置を得ること力 Sでさる。

[0070] 次に、この発明の第 6の実施の形態に係る回転陽極型 X線管装置について詳細に説明する。なお、この実施の形態において、他の構成は上述した第 1の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

[0071] 図 10に示すように、回転陽極型 X線管 1は、固定シャフト 10と、冷却液 20と、管部 3

0と、陽極ターゲット 50と、回転部 60と、潤滑剤としての液体金属 70と、陰極 80と、真空外囲器 90とを備えている。液体金属 70の熱伝達流路は、ターゲット層 52の真下（内側）から外れて設けられている。回転陽極型 X線管 1は、ラジアルすべり軸受 Bl、スラスト軸受 B2及びスラスト軸受 B3を有して!/、る。

[0072] 液体金属 70は、固定シャフト 10の一端部及び凹部 51a間の隙間、並びに固定シャフト 10 (軸受面 S1)及び筒部 61 (軸受面 S2)間の隙間に充填されている。なお、これらの隙間は全て繋がっている。

[0073] 回転体 600は、径大部 610と、径大部 610より径の小さい径小部 620とを有している。この実施の形態において、径大部 610の内径（凹部 51aの直径）と、径小部 620 の内径（筒部 61の内径）はほぼ同じである。

[0074] 上記したように構成された回転陽極型 X線管装置によれば、陽極ターゲット 50は、ターゲット層 52に重なった凹部 51aを有し、固定シャフト 10は凹部 51aに嵌合されている。ターゲット層 52及び冷却液 20の流路を近接させている。このため、ターゲット層 52から冷却液 20の流路までの熱伝導パスは短い。

[0075] 陽極 51に凹部 51aが形成され、凹部 51aに液体金属 70の熱伝達流路が設けられてレ、るため、陽極 51に凹部 51aが形成されて!/、な!/、場合に比べて陽極ターゲット 50 の冷却率を向上させることができる。

径大部 610の内径は、径小部 620の内径とほぼ同一であり、小さいため、液体金属

70のせん断応力により生じる発熱を抑制することができる。

[0076] 上記したことから、陽極ターゲット 50の冷却率に優れ、製品寿命を長くすることができる回転陽極型 X線管 1および回転陽極型 X線管 1を備えた回転陽極型 X線管装置を得ること力 Sでさる。

[0077] 次に、この発明の第 7の実施の形態に係る回転陽極型 X線管装置について詳細に説明する。なお、この実施の形態において、他の構成は上述した第 1の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。 [0078] 図 11に示すように、冷却液 20の循環方向は逆向きでも良い。固定シャフト 10は、この他端部側に冷却液 20を取り入れる取り入れ口 10cを有している。管部 30は、外部に冷却液 20を吐出す吐出し口 30cと、冷却液 20を管部 30の内部に取り入れる取り入れ口 30dとを有している。吐出し口 30cは、固定シャフト 10の外部に位置している。取り入れ口 30dは、固定シャフト 10の一端部に隙間を置いて位置している。

[0079] 上記したことから、回転陽極型 X線管 1外部からの冷却液 20は、取り入れ口 10cから取り入れられ、固定シャフト 10及び回転体 600の間を通り、管部 30の内部を通り、吐出し口 30cから回転陽極型 X線管 1外部に吐出される。

[0080] 上記したように構成された回転陽極型 X線管装置によれば、陽極ターゲット 50は、ターゲット層 52に重なった凹部 51aを有し、固定シャフト 10は凹部 51aに嵌合されている。ターゲット層 52及び冷却液 20の流路を近接させている。このため、ターゲット層 52から冷却液 20の流路までの熱伝導パスは短い。

冷却液 20の循環方向が逆向きであっても、冷却液 20を良好に循環させることができる。管部 30内部を通って加熱された冷却液 20を固定シャフト 10に与えるのではなぐ冷却液 20を、直接、固定シャフト 10に与えるように構成されている。このため、固定シャフト 10を十分に冷却でき、これにより、回転体 600を安定に回転させることができる。

[0081] 上記したことから、陽極ターゲット 50の冷却率に優れ、製品寿命を長くすることができる回転陽極型 X線管 1および回転陽極型 X線管 1を備えた回転陽極型 X線管装置を得ること力 Sでさる。

[0082] なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなぐ実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

[0083] 例えば、冷却液 20は、水及び不凍液の混合液であっても良!/、。そして、この冷却液 20を用いて沸騰冷却を行い、ターゲット層 52の温度を低減させても良い。この場合でも、陽極ターゲット 50の高冷却が可能となる。

[0084] 固定シャフト 10の厚みは、適切な値であれば良い。液体金属 70及び液体金属 70 に接する金属は、これらの接触面で温度が上がると、これらの間で反応生成物を作り出す。反応生成物は、回転体 60と固定シャフト 10との隙間を埋め、回転体 60が回転するとき抵抗となり、回転体としての機能を損ねる。従って、液体金属 70とそれに接する金属の接触面の温度をある程度低減させる必要がある。

[0085] 固定シャフト 10の厚みが大きすぎると、固定シャフト 10の厚み方向の温度差が大きくなつてしまう。その結果、液体金属 70と固定シャフト 10の伝熱面における温度が高くなり、反応生成物を作り出す恐れがある。

[0086] 従って、固定シャフト 10の厚みをある程度小さくすることにより、この伝熱面の温度を低減すること力できる。好ましい固定シャフト 10の厚みは 0. 05mm以上 5mm以下であり、これにより、回転体としての機能を長時間維持させることが可能となる。

[0087] 固定シャフト 10は、少なくとも低炭素鋼、モリブデン又はモリブデン合金の材料で形成され、固定シャフト 10の表面は、液体金属 70との反応温度の高い金属で被覆されていれば良い。上記のようにして反応生成物を作り出さないようにすることにより、回転体としての機能を長時間維持させることが可能となる。なお、固定シャフト 10の表面を被覆する際、金属をメツキ又は溶射等の手段を用いて行えば良い。

[0088] また、固定シャフト 10の表面は、セラミック等の無機材料で被覆されていても良い。

上記のようにして反応生成物を作り出さな!/、ようにすることにより、回転体としての機能を長時間維持させることが可能となる。

[0089] 固定シャフト 10は、低炭素鋼で形成され、固定シャフト 10の表面は、モリブデンで被覆されていても良い。なお、モリブデンで被覆する際、例えば溶射を用いて行えば良い。低炭素鋼は、高強度であり、他の金属との接合が容易である利点を有している。モリブデンは、液体金属 70との反応速度が比較的遅い。このため、回転体としての機能を長時間維持させることが可能となる。

[0090] 上記したように、固定シャフト 10の表面を、液体金属 70と反応しない材料で被覆する力、、又は固定シャフト 10自体を液体金属 70と反応しない材料で形成することにより、長時間安定に陽極ターゲット 50を回転させることができ、製品寿命を長くすることができる。

産業上の利用可能性

この発明によれば、陽極ターゲットの冷却率に優れ、製品寿命を長くすることができる回転陽極型 X線管を提供することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 側面にラジアルすべり軸受面を有し、内部に冷却液が流れる流路を有する固定体と、

前記隙間に充填された潤滑剤と、

前記径大部の陽極ターゲットに対向配置された陰極と、

[2] 前記回転体は、前記径小部のラジアルすべり軸受面に対して前記径大部の反対側の前記径小部に設けられ、前記回転体の回転を維持するとともに前記潤滑剤の漏洩を抑制するシール部を有して!/、る請求項 1に記載の回転陽極型 X線管。

[3] 前記シール部は、環状に形成され、前記固定体の側面全周に亘つて隙間を置レ、て設けられている請求項 2に記載の回転陽極型 X線管。

[4] 前記固定体の内部に設けられ、前記固定体とともに前記流路を形成する管部をさらに備えて!/、る請求項 1に記載の回転陽極型 X線管。

[5] 前記径大部の内部に設けられ、前記管部の側面を囲むように前記管部と一体に形成された環部をさらに備え、

前記管部及び環部は、前記固定体とともに前記流路を形成する請求項 4に記載の回転陽極型 X線管。

[6] 前記冷却液は、水である請求項 1に記載の回転陽極型 X線管。

[7] 前記冷却液は、水及び不凍液の混合液である請求項 1に記載の回転陽極型 X線管。

[8] 前記潤滑剤は、液体金属である請求項 1に記載の回転陽極型 X線管。

[9] 前記固定体の厚みは、 0. 05mm以上 5mm以下である請求項 1に記載の回転陽極型 X線管。

[10] 前記固定体は、低炭素鋼、モリブデン又はモリブデン合金の材料で形成され、前記固定体の表面は、前記液体金属との反応温度の高レ、金属で被覆されて!、る請求項 1に記載の回転陽極型 X線管。

[11] 前記固定体の表面は、無機材料で被覆されている請求項 10に記載の回転陽極型

X線管。

[12] 前記固定体の表面は、セラミックで被覆されて!/、る請求項 11に記載の回転陽極型

X線管。

[13] 前記固定体は、低炭素鋼で形成され、前記固定体の表面は、モリブデンで被覆されて!/、る請求項 1に記載の回転陽極型 X線管。