WO2021192334A1 - すべり軸受ユニット及び回転陽極型x線管 - Google Patents
すべり軸受ユニット及び回転陽極型x線管 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021192334A1 WO2021192334A1 PCT/JP2020/027169 JP2020027169W WO2021192334A1 WO 2021192334 A1 WO2021192334 A1 WO 2021192334A1 JP 2020027169 W JP2020027169 W JP 2020027169W WO 2021192334 A1 WO2021192334 A1 WO 2021192334A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- cylinder
- fixed shaft
- ray tube
- rotation axis
- limiting member
- Prior art date
Links
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 54
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 18
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 7
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 abstract description 53
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 24
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 2
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J35/00—X-ray tubes
- H01J35/02—Details
- H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
- H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
- H01J35/10—Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
- H01J35/101—Arrangements for rotating anodes, e.g. supporting means, means for greasing, means for sealing the axle or means for shielding or protecting the driving
- H01J35/1017—Bearings for rotating anodes
- H01J35/104—Fluid bearings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J35/00—X-ray tubes
- H01J35/02—Details
- H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
- H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
- H01J35/10—Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
- H01J35/101—Arrangements for rotating anodes, e.g. supporting means, means for greasing, means for sealing the axle or means for shielding or protecting the driving
- H01J35/1017—Bearings for rotating anodes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
- F16C17/08—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only for supporting the end face of a shaft or other member, e.g. footstep bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/10—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/10—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
- F16C17/102—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure
- F16C17/107—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure with at least one surface for radial load and at least one surface for axial load
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C23/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
- F16C23/10—Bearings, parts of which are eccentrically adjustable with respect to each other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/10—Construction relative to lubrication
- F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
- F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
- F16C33/107—Grooves for generating pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/10—Construction relative to lubrication
- F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
- F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
- F16C33/1085—Channels or passages to recirculate the liquid in the bearing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/10—Construction relative to lubrication
- F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
- F16C33/109—Lubricant compositions or properties, e.g. viscosity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C37/00—Cooling of bearings
- F16C37/002—Cooling of bearings of fluid bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
- F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
- F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
- F16C2240/42—Groove sizes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2380/00—Electrical apparatus
- F16C2380/16—X-ray tubes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
- F16C35/02—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of sliding-contact bearings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2235/00—X-ray tubes
- H01J2235/10—Drive means for anode (target) substrate
- H01J2235/1046—Bearings and bearing contact surfaces
- H01J2235/106—Dynamic pressure bearings, e.g. helical groove type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2235/00—X-ray tubes
- H01J2235/10—Drive means for anode (target) substrate
- H01J2235/108—Lubricants
- H01J2235/1086—Lubricants liquid metals
Definitions
- An embodiment of the present invention relates to a plain bearing unit and a rotating anode type X-ray tube.
- an X-ray tube device is used as an X-ray source in medical equipment and industrial equipment that diagnose a subject using X-rays.
- a rotating anode type X-ray tube device including a rotating anode type X-ray tube is known.
- the rotating anode type X-ray tube device includes a rotating anode type X-ray tube that radiates X-rays, a stator coil, and a housing that houses the rotating anode type X-ray tube and the stator coil.
- the rotating anode type X-ray tube includes a fixed shaft, a cathode for generating electrons, an anode target, a rotating body, and an enclosure.
- the rotating body is formed in a cylindrical shape.
- the anode target is fixed to the rotating body.
- the gap between the fixed shaft and the rotating body is filled with a lubricant.
- the rotary anode type X-ray tube uses a dynamic pressure type slide bearing. The rotating body rotates together with the anode target by the magnetic field generated from the stator coil.
- X-rays are emitted when the electrons emitted from the cathode collide with the anode target.
- the present embodiment provides a plain bearing unit capable of obtaining good bearing operation and a rotary anode type X-ray tube provided with the plain bearing unit.
- the plain bearing unit is A fixed shaft extending along the rotation axis and having a first radial bearing surface on the outer peripheral surface, a rotating body that is rotatable around the fixed shaft, and a lubricant are provided, and the rotating body is the rotating body.
- a first cylinder extending along the axis and formed in a tubular shape and located surrounding the fixed shaft, and a cylindrical shape extending along the rotating axis and forming the fixed shaft and the first cylinder.
- a second cylinder which is located between the two cylinders, includes a second radial bearing surface on the inner peripheral surface, and whose rotation operation is restricted so as not to rotate relative to the first cylinder, and has the lubricant. Is filled in a plurality of gaps between the fixed shaft, the first cylinder, and the second cylinder to form a dynamic pressure type radial sliding bearing together with the first radial bearing surface and the second radial bearing surface. ing.
- the rotary anode type X-ray tube is A sliding bearing unit including a fixed shaft extending along the rotation axis and including a first radial bearing surface on the outer peripheral surface, a rotating body that can rotate around the fixed shaft, a lubricant, and an anode target.
- the rotating body includes a cathode arranged to face the anode target, the sliding bearing unit, the anode target, and an enclosure for accommodating the anode target and fixing the fixed shaft, and the rotating body is attached to the rotating axis.
- a first cylinder extending along the fixed shaft and formed in a tubular shape and extending along the rotation axis to form a tubular shape, and between the fixed shaft and the first cylinder.
- the lubricant comprises a second cylinder, which is located in, has a second radial bearing surface on its inner peripheral surface, and whose rotational movement is restricted so as not to rotate relative to the first cylinder.
- a plurality of gaps between the fixed shaft, the first cylinder, and the second cylinder are filled to form a dynamic pressure type radial sliding bearing together with the first radial bearing surface and the second radial bearing surface.
- the anode target surrounds the outer peripheral surface of the first cylinder and is fixed to the first cylinder.
- FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube of Comparative Example 1, and is a diagram showing a state before heat is input to the anode target.
- FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube of Comparative Example 1, and is a diagram showing a state in which heat is input to the anode target and the anode target is cooled.
- FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube of Comparative Example 2, and is a diagram showing a state in which heat is input to the anode target and the anode target is cooled.
- FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube of Comparative Example 1, and is a diagram showing a state before heat is input to the anode target.
- FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube of Comparative Example 1, and is a diagram showing
- FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube of Comparative Example 3, and is a diagram showing a state in which heat is input to the anode target and the anode target is cooled.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing an X-ray tube device according to the first embodiment.
- FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube shown in FIG.
- FIG. 7 is a side view showing a part of the fixed shaft shown in FIG.
- FIG. 8 is a perspective view showing the second cylinder shown in FIG.
- FIG. 9 is a perspective view showing the first limiting member shown in FIG. FIG.
- FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube according to the first embodiment, and is a diagram showing a state in which heat is input to the anode target and the anode target is cooled.
- FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube device according to the second embodiment.
- FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube device according to the third embodiment.
- FIG. 13 is a cross-sectional view showing an X-ray tube device according to a fourth embodiment.
- FIG. 14 is a perspective view showing the fixed shaft shown in FIG.
- FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube device according to the fifth embodiment.
- FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube apparatus according to the sixth embodiment.
- FIG. 17 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube device according to the seventh embodiment.
- FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube device according to the eighth embodiment.
- FIG. 19 is a cross-sectional view showing an X-ray tube device according to a ninth embodiment.
- FIG. 20 is a cross-sectional view showing an X-ray tube device according to a tenth embodiment.
- FIG. 21 is a cross-sectional view showing an X-ray tube device according to the eleventh embodiment.
- FIG. 22 is a cross-sectional view showing an X-ray tube device according to a twelfth embodiment.
- the rotating anode type X-ray tube device includes a rotating anode type X-ray tube and the like.
- the rotating anode type X-ray tube device is simply referred to as an X-ray tube device
- the rotating anode type X-ray tube is simply referred to as an X-ray tube.
- the X-ray tube includes a plain bearing unit, an anode target, a cathode, and an enclosure.
- the slide bearing unit includes a fixed shaft, a rotating body, and a liquid metal (metal lubricant) as a lubricant, and uses a slide bearing.
- FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube 1 of the comparative example 1, and is a diagram showing a state before heat is input to the anode target 50.
- FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube 1 of the comparative example 1, and is a diagram showing a state in which heat is input to the anode target 50 and the anode target 50 is cooled.
- the X-ray tube device includes an X-ray tube 1.
- the X-ray tube 1 includes a sliding bearing unit U, an anode target 50, and the like.
- the slide bearing unit U includes a fixed shaft 10, a rotating body 20, a liquid metal LM, and the like.
- the fixed shaft 10 is formed in a tubular shape and extends along the rotation axis a.
- a radial bearing surface S11a is formed on the outer peripheral surface of the fixed shaft 10.
- the rotating body 20 is formed in a cylindrical shape, extends along the rotation axis a, and surrounds the fixed shaft 10.
- a radial bearing surface S21a is formed on the inner peripheral surface of the rotating body 20.
- the liquid metal LM is filled in the gap between the fixed shaft 10 and the rotating body 20.
- the liquid metal LM forms a dynamic pressure type radial plain bearing Ba together with the radial bearing surface S11a and the radial bearing surface S21a.
- the anode target 50 has an anode target main body 51 and a target layer 52 provided on a part of the outer surface of the anode target main body 51.
- the anode target body 51 has a ring shape, is connected to the outer peripheral surface of the rotating body 20, is fixed to the rotating body 20, and is integrated with the rotating body 20.
- the target layer 52 has a target surface (electron collision surface) S52 on which electrons emitted from the cathode collide.
- the potentials of the rotating body 20 and the fixed shaft 10 are the same as the potentials of the anode target 50. In the case of an anode grounded X-ray tube, the anode target 50, the rotating body 20, the fixed shaft 10, and the metal part of the enclosure (not shown) have a ground potential.
- the rotating body 20 and the anode target 50 rotate together. Further, the cathode irradiates the anode target 50 with an electron beam. As a result, the anode target 50 emits X-rays when it collides with an electron.
- the anode target 50 becomes larger, the X-ray tube 1 becomes larger, heavier, and more costly. Therefore, in order to solve the above problem, it is not preferable to increase the size of the anode target 50.
- the liquid metal LM of the dynamic pressure type plain bearing (radial plain bearing Ba) as a heat transfer medium, heat is transferred from the anode target 50 to the fixed shaft 10, and the heat is transferred to the inside of the fixed shaft 10. It can be transferred to the flowing coolant through the formed heat transfer portion 10a.
- the heat generated in the anode target 50 can be removed by the above cooling means.
- the stress due to thermal expansion when the anode target 50 becomes high temperature propagates to the rotating body 20.
- the heat (thermal energy) generated by the collision of electrons with the target surface S52 is from the target surface S52 to the inside of the target layer 52, the portion of the anode target body 51 close to the target layer 52, and the anode target body 51.
- the portion closer to the rotating body 20 is transmitted in this order, and the temperature of the anode target 50 rises.
- FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube 1 of the second comparative example, and is a diagram showing a state in which heat is input to the anode target 50 and the anode target 50 is cooled.
- the anode target main body 51 has a circumferential notch portion 51a.
- the notch portion 51a is located at the base of the anode target main body 51, and is located on the inner peripheral side of the target layer 52.
- the anode target 50 is firmly bonded to the rotating body 20, the adverse effect of the thermal expansion of the anode target 50 on the rotating body 20 remains strong. Therefore, even in the X-ray tube 1 of the present comparative example 2, the performance of the radial slide bearing Ba is deteriorated as in the case of the X-ray tube 1 of the comparative example 1.
- FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube 1 of the third comparative example, and is a diagram showing a state in which heat is input to the anode target 50 and the anode target 50 is cooled.
- the fixed shaft 10 is formed in a columnar shape.
- the anode target body 51 is held in a state of being pressed by the nut 31 of the X-ray tube 1 by the protruding portion 28 of the rotating body 20. From the above, the anode target 50 is fixed to the rotating body 20.
- the anode target main body 51 is located at intervals from the rotating body 20 in the radial direction of the anode target 50.
- a protrusion 29 is formed on the outer peripheral surface side of the rotating body 20. The protrusion 29 extends toward the anode target body 51 and does not contact the anode target body 51.
- the liquid contact material 32 of the X-ray tube 1 is enclosed in a space surrounded by a rotating body 20, an anode target 50, and a nut 31.
- the heat generated in the anode target 50 can be transferred to the rotating body 20 via the liquid contact material 32.
- the anode target body 51 is located at intervals from the rotating body 20 in the radial direction of the anode target 50. Therefore, it is possible to reduce the adverse effect of the thermal expansion of the anode target 50 on the rotating body 20 while transferring the heat generated in the anode target 50 to the rotating body 20.
- the structure of the X-ray tube 1 of this comparative example 3 becomes complicated. Further, since the anode target 50 is firmly bonded to the rotating body 20, the adverse effect of the thermal expansion of the anode target 50 on the rotating body 20 remains. Therefore, even in the X-ray tube 1 of the present comparative example 3, the performance of the radial slide bearing Ba is deteriorated as in the case of the X-ray tube 1 of the comparative examples 1 and 2.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing an X-ray tube device according to the first embodiment.
- FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube 1 shown in FIG.
- FIG. 7 is a side view showing a part of the fixed shaft 10 shown in FIG.
- FIG. 8 is a perspective view showing the second cylinder 22 shown in FIG.
- FIG. 9 is a perspective view showing the first limiting member 23 shown in FIG.
- the X-ray tube device includes a rotating anode type X-ray tube 1, a stator coil 2 as a coil for generating a magnetic field, and the like.
- the X-ray tube 1 includes a slide bearing unit U, an anode target 50, a cathode 60, and an enclosure 70.
- the slide bearing unit U includes a fixed shaft 10, a rotating body (rotating shaft) 20, and a liquid metal LM, and uses a slide bearing.
- the fixed shaft 10 is formed in a columnar shape, extends along the rotation axis a, and has radial bearing surfaces S11a and S11b formed on the outer peripheral surface, and a heat transfer portion 10a. ,have.
- the fixed shaft 10 includes a large diameter portion 11, a first small diameter portion 12, and a second small diameter portion 13.
- the large diameter portion 11, the first small diameter portion 12, and the second small diameter portion 13 are coaxially integrally formed.
- the fixed shaft 10 is made of a metal such as an Fe (iron) alloy or a Mo (molybdenum) alloy.
- the large diameter portion 11 of the fixed shaft 10 is located in the regions A1, the region A2, the region A3, the region A4, and the region A5 arranged along the rotation axis a.
- the region A1 is a region surrounded by the anode target 50. Regions A2 are located at intervals in the direction along the rotation axis a with respect to region A1.
- the area A3 is located between the area A1 and the area A2, and is adjacent to each of the area A1 and the area A2.
- the region A4 is located beyond the region A1 from the region A3 and is adjacent to the region A1.
- the region A5 is located beyond the region A2 from the region A3 and is adjacent to the region A2.
- the large diameter portion 11 is formed in a columnar shape and has a radial bearing surface S11a, a radial bearing surface S11b, a concave surface S11c, a concave surface S11d, and a concave surface S11e, respectively, which are located on the outer peripheral surface. Further, the large diameter portion 11 has a thrust bearing surface S11i at one end and a thrust bearing surface S11j at the other end.
- the radial bearing surface S11a and the radial bearing surface S11b are each formed on the outer peripheral surface of the large diameter portion 11 over the entire circumference.
- the concave surface S11c, the concave surface S11d, and the concave surface S11e are each formed on the outer peripheral surface of the large diameter portion 11 over the entire circumference.
- the concave surface S11c, the concave surface S11d, and the concave surface S11e may be formed intermittently in the circumferential direction, respectively.
- the radial bearing surface S11a is formed in a large diameter portion 11 in the region A1.
- the radial bearing surface S11b is formed in the large diameter portion 11 in the region A2.
- the radial bearing surface S11a and the radial bearing surface S11b are located at intervals in the direction along the rotation axis a.
- the radial bearing surface S11a has a plain surface Sa and a plurality of pattern portions Pa.
- the plain surface Sa has a smooth outer peripheral surface.
- the plurality of pattern portions Pa are formed by recessing the plane surface Sa, and are arranged over the entire circumference on the outer peripheral surface of the large diameter portion 11 in the region A1. Each pattern portion Pa is arranged so as to extend diagonally with respect to the circumferential direction.
- the plurality of pattern portions Pa are formed at intervals in the direction along the rotation axis a. However, the plurality of pattern portions Pa may be connected in the direction along the rotation axis a.
- the radial bearing surface S11b has a plain surface Sb and a plurality of pattern portions Pb.
- the plain surface Sb has a smooth outer peripheral surface.
- the plurality of pattern portions Pb are formed by recessing the plane surface Sb, and are arranged over the entire circumference on the outer peripheral surface of the large diameter portion 11 in the region A2.
- the pattern portions Pb are arranged so as to extend diagonally with respect to the circumferential direction.
- the plurality of pattern portions Pb are formed at intervals in the direction along the rotation axis a. However, the plurality of pattern portions Pb may be connected in a direction along the rotation axis a.
- Each pattern portion Pa and each pattern portion Pb are formed by grooves having a depth of several tens of ⁇ m.
- the plurality of pattern portions Pa and the plurality of pattern portions Pb each form a herringbone pattern. Therefore, the radial bearing surfaces S11a and S11b are uneven surfaces, respectively, and the liquid metal LM can be scraped into the radial bearing surfaces, so that the dynamic pressure due to the liquid metal LM can be easily generated.
- the concave surface S11c is formed in the large diameter portion 11 in the region A3.
- the concave surface S11d is formed in the large diameter portion 11 in the region A4.
- the concave surface S11e is formed in the large diameter portion 11 in the region A5.
- the concave surface S11c, the concave surface S11d, and the concave surface S11e are located at intervals in the direction along the rotation axis a and are separated from the radial bearing surface S11a and the radial bearing surface S11b.
- the concave surface S11c is aligned with the radial bearing surface S11a and the radial bearing surface S11b in the direction along the rotation axis a.
- the concave surface S11d is aligned with the radial bearing surface S11a in the direction along the rotation axis a.
- the concave surface S11e is aligned with the radial bearing surface S11b in the direction along the rotation axis a.
- the concave surfaces S11c, S11d, and S11e are smooth outer peripheral surfaces and plain surfaces, respectively.
- the concave surface S11c, the concave surface S11d, and the concave surface S11e are formed to be recessed as compared with the radial bearing surface S11a and the radial bearing surface S11b.
- the concave surfaces S11c, S11d, and S11e are located on the rotation axis a side of the virtual extension surfaces Se of the radial bearing surfaces S11a and S11b.
- the outer diameter DO2 of the section where the concave surfaces S11c, S11d, S11e are formed is smaller than the minimum outer diameter DO1 of the outer diameters of the sections where the radial bearing surfaces S11a, S11b are formed. ..
- the gap between the concave surface (concave surface S11c, S11d, S11e) and the second cylinder 22 in the direction perpendicular to the rotation axis a is the gap between the radial bearing surface S11a (plain surface Sa) and the second cylinder 22. It is larger and larger than the gap between the radial bearing surface S11b (plane surface Sb) and the second cylinder 22.
- the gap between the radial bearing surface S11a (plane surface Sa) and the second cylinder 22 and the radial bearing surface S11b (plane surface Sb) and the second cylinder 22 in a direction perpendicular to the rotation axis a is 10 to 40 ⁇ m, respectively. The gap may be less than 10 ⁇ m. Further, the gap between the concave surface (concave surface S11c, S11d, S11e) and the second cylinder 22 in the direction perpendicular to the rotation axis a is 0.1 to 3 mm.
- the space between the concave surface S11c and the second cylinder 22, the space between the concave surface S11d and the second cylinder 22, and the space between the concave surface S11e and the second cylinder 22 function as a reservoir for accommodating the liquid metal LM. Can be made to. Since the liquid metal LM can be supplied to the respective radial bearing surfaces S11a and S11b from both sides, the depletion of the liquid metal LM in the bearing gap can be suppressed.
- the first small diameter portion 12 is formed in a columnar shape having an outer diameter smaller than that of the large diameter portion 11, and is located on one end side of the large diameter portion 11.
- the first diameter small portion 12 is located on the rotation axis a side of the thrust bearing surface S11i.
- the second small diameter portion 13 is formed in a columnar shape having an outer diameter smaller than that of the large diameter portion 11, and is located on the other end side of the large diameter portion 11.
- the second diameter small portion 13 is located on the rotation axis a side of the thrust bearing surface S11j.
- the fixed shaft 10 includes a first bottom surface 10b1, a second bottom surface 10b2, and a heat transfer unit 10a.
- the second bottom surface 10b2 is located on the opposite side of the first bottom surface 10b1 in the direction along the rotation axis a.
- the first bottom surface 10b1 is located in the first diameter small portion 12, and the second bottom surface 10b2 is located in the second diameter small portion 13.
- the heat transfer unit 10a extends along the rotation axis a and is open to at least one of the first bottom surface 10b1 and the second bottom surface 10b2.
- the heat transfer unit 10a is a heat transfer hole and is open to the second bottom surface 10b2.
- the heat transfer unit 10a forms a flow path for the refrigerant.
- the heat transfer unit 10a transfers heat to the refrigerant flowing inside by forced convection.
- the refrigerant is the coolant L.
- the cooling rate of the anode target 50 of the X-ray tube 1 can be improved by water cooling or oil cooling. However, the refrigerant may be air, and the cooling rate of the anode target 50 may be improved by air cooling.
- the heat transfer unit 10a is located at least in the region A1. As a result, it is possible to cool the portion of the fixed shaft 10 where the heat of the anode target 50 is easily transferred.
- the rotating body 20 is rotatably configured around the fixed shaft 10.
- the rotating body 20 includes a first cylinder 21, a second cylinder 22, a first limiting member 23, a second limiting member 24, and a tubular portion 25.
- the first cylinder 21, the second cylinder 22, the first limiting member 23, and the second limiting member 24 are each made of a metal such as Fe alloy or Mo alloy.
- the tubular portion 25 is made of a metal such as copper (Cu) or a copper alloy.
- the first cylinder 21 is an outer cylinder located on the outer side
- the second cylinder 22 is an inner cylinder located relatively on the inner side.
- the first cylinder 21 extends along the rotation axis a, is formed in a tubular shape, and is located so as to surround the fixed shaft 10 (large diameter portion 11). In the first embodiment, the first cylinder 21 has a uniform inner diameter and outer diameter over the entire length.
- the second cylinder 22 extends along the rotation axis a and is formed in a tubular shape.
- the second cylinder 22 is located between the fixed shaft 10 and the first cylinder 21.
- the second cylinder 22 has a uniform inner diameter and outer diameter over the entire length.
- the inner diameter of the second cylinder 22 is larger than that of the fixed shaft 10 (large diameter portion 11), and the outer diameter of the second cylinder 22 is smaller than the inner diameter of the first cylinder 21.
- the second cylinder 22 includes a radial bearing surface S22 on the inner peripheral surface.
- the radial bearing surface S22 is located at least in the area A1 and the area A2.
- the radial bearing surface S22 is a smooth inner peripheral surface and a plain surface. Due to the gap between the second cylinder 22 and the fixed shaft 10 and the gap between the second cylinder 22 and the first cylinder 21, the second cylinder 22 is provided with respect to each of the fixed shaft 10 and the first cylinder 21. It can be moved to an eccentric position. The rotation operation of the second cylinder 22 is restricted so that the second cylinder 22 does not rotate relative to the first cylinder 21. Therefore, the rotation speed of the second cylinder 22 is the same as the rotation speed of the first cylinder 21.
- the length of the second cylinder 22 is shorter than the length of the large diameter portion 11 in the direction along the rotation axis a.
- the length of the second cylinder 22 is adjusted so as not to impair the functions of the radial slide bearing and the thrust slide bearing, which will be described later.
- the second cylinder 22 includes a first end surface 22e1, a second end surface 22e2, and one or more recesses 22r.
- the first end surface 22e1 is located at the end of the second cylinder 22 in the direction along the rotation axis a.
- the second end surface 22e2 is located at the end of the second cylinder 22 in the direction along the rotation axis a, and is on the opposite side of the first end surface 22e1.
- the second cylinder 22 has three recesses 22r. These recesses 22r are located at intervals from each other in the circumferential direction.
- Each recess 22r opens in the first end surface 22e1 and is recessed in the direction along the rotation axis a.
- the gap between the first cylinder 21 and the second cylinder 22 is 10 to 40 ⁇ m in the direction perpendicular to the rotation axis a.
- the first limiting member 23 includes a first member 23a and one or more second members 23b.
- the first limiting member 23 has three second members 23b.
- the first member 23a has an annular shape and is fixed to the first cylinder 21.
- an annular step portion may be formed on the outer peripheral side of the first member 23a. The stepped portion of the first member 23a can be fitted to the first cylinder 21.
- the first member 23a By holding the first member 23a in a state of being pressed against the first cylinder 21 in the direction along the rotation axis a, the first member 23a can be fixed to the first cylinder 21.
- the first member 23a may be fixed to the first cylinder 21 by welding or brazing, or the first member 23a may be removably fixed to the first cylinder 21 using screws.
- the first member 23a faces the first end surface 22e1 of the second cylinder 22. As a result, the first member 23a can limit the movement of the second cylinder 22 in the direction along the rotation axis a.
- the first member 23a includes a thrust bearing surface S23a facing the thrust bearing surface S11i of the fixed shaft 10 in the direction along the rotation axis a.
- the thrust bearing surface S23a is located on the inner peripheral side of the first member 23a and has an annular shape. In FIG. 9, a dot pattern is attached to the thrust bearing surface S23a.
- Each second member 23b protrudes from the first member 23a in the direction along the rotation axis a.
- the second member 23b is provided in a one-to-one correspondence with the recess 22r of the second cylinder 22.
- Each second member 23b is fitted in a recess 22r of the second cylinder 22.
- a sufficient gap for fitting is secured between the second member 23b and the recess 22r. Therefore, the second member 23b can be fitted into the recess 22r without using the tightening fit. Further, the gap between the second member 23b and the recess 22r can be used for the circulation path of the liquid metal LM.
- the second member 23b is configured to limit the rotational operation of the second cylinder 22 together with the recess 22r of the second cylinder 22.
- the second cylinder 22 is restricted so as not to rotate with respect to the first cylinder 21.
- the gap (clearance) between the first limiting member 23 (first member 23a) and the fixed shaft 10 (first diameter small portion 12) can maintain the rotation of the rotating body 20 and suppress the leakage of the liquid metal LM. It is set to a value. From the above, the gap is small, and the first member 23a functions as a labyrinth seal ring.
- the second limiting member 24 has an annular shape and is fixed to the first cylinder 21.
- the second limiting member 24 is integrally molded with the same material as the first cylinder 21.
- the second limiting member 24 faces the second end surface 22e2 of the second cylinder 22.
- the second limiting member 24 can limit the movement of the second cylinder 22 in the direction along the rotation axis a.
- the second limiting member 24 includes a thrust bearing surface S24 facing the thrust bearing surface S11j of the fixed shaft 10 in the direction along the rotation axis a.
- the thrust bearing surface S24 is located on the inner peripheral side of the second limiting member 24 and has an annular shape.
- the gap (clearance) between the second limiting member 24 and the fixed shaft 10 is set to a value that can maintain the rotation of the rotating body 20 and suppress the leakage of the liquid metal LM. ing. From the above, the gap is small, and the second limiting member 24 functions as a labyrinth seal ring.
- the tubular portion 25 is joined to the outer peripheral surface of the first cylinder 21 and is fixed to the first cylinder 21.
- the cylinder portion 25 is not shown.
- the second cylinder 22 is inserted into the integral body of the first cylinder 21 and the second limiting member 24, and then the fixed shaft 10 is fitted to the second cylinder 22. After that, in order to cover with the first limiting member 23, the first limiting member 23 is fixed to the first cylinder 21.
- the second limiting member 24 is formed integrally with the first cylinder 21, and the first limiting member 23 is a lid physically independent of the first cylinder 21.
- the first limiting member 23 may be formed integrally with the first cylinder 21, and the second limiting member 24 may be a lid physically independent of the first cylinder 21.
- the first limiting member 23 and the second limiting member 24 may be lids that are physically independent of the first cylinder 21, respectively.
- the fixed shaft 10 and the rotating body 20 are provided with a gap between them in all facing regions.
- the large diameter portion 11 is covered with the rotating body 20.
- the first diameter small portion 12 and the second diameter small portion 13 project to the outside of the rotating body 20.
- the fixed shaft 10 rotatably supports the rotating body 20.
- the liquid metal LM fills a plurality of gaps between the fixed shaft 10 (large diameter portion 11), the first cylinder 21, the second cylinder 22, the first limiting member 23, and the second limiting member 24.
- a material such as a GaIn (gallium / indium) alloy or a GaInSn (gallium / indium / tin) alloy can be used.
- An appropriate amount of the liquid metal LM is filled in the plurality of gaps.
- the liquid level of the liquid metal LM on the rotating axis a side is located on the rotating axis a side of the radial bearing surfaces S11a and S11b. This makes it possible to suppress the depletion of the liquid metal LM in the bearing gap.
- the liquid metal LM forms a dynamic pressure type slide bearing together with the bearing surface of the fixed shaft 10 and the bearing surface of the rotating body 20.
- the liquid metal LM forms a dynamic pressure type radial plain bearing Ba together with the radial bearing surface S11a and the radial bearing surface S22.
- the radial plain bearing Ba is located in region A1.
- the liquid metal LM forms a dynamic pressure type radial plain bearing Bb together with the radial bearing surface S11b and the radial bearing surface S22.
- the radial plain bearing Bb is located in region A2.
- the liquid metal LM forms a dynamic pressure type thrust plain bearing Bc together with the thrust bearing surface S11i and the thrust bearing surface S23a.
- the liquid metal LM forms a dynamic pressure type thrust plain bearing Bd together with the thrust bearing surface S11j and the thrust bearing surface S24.
- the gap between the first end surface 22e1 (recess 22r) of the second cylinder 22 and the first limiting member 23 is the gap between the fixed shaft 10 and the second cylinder 22, and the gap between the first cylinder 21 and the second cylinder 22. It is connected to the gap between the two and forms a circulation path for the liquid metal LM.
- the gap between the second end surface 22e2 of the second cylinder 22 and the second limiting member 24 is between the gap between the fixed shaft 10 and the second cylinder 22 and between the first cylinder 21 and the second cylinder 22. It is connected to the gap and forms a circulation path for the liquid metal LM.
- the liquid metal LM is located between the fixed shaft 10 (large diameter portion 11), the first cylinder 21, the second cylinder 22, the first limiting member 23, and the second limiting member 24. It is possible to move through multiple gaps.
- the anode target 50 is formed in an annular shape and is provided coaxially with the fixed shaft 10, the first cylinder 21, and the second cylinder 22.
- the anode target 50 has an anode target main body 51 and a target layer 52 provided on a part of the outer surface of the anode target main body 51.
- the anode target body 51 is formed in an annular shape.
- the anode target body 51 surrounds the outer peripheral surface of the first cylinder 21 and is fixed to the first cylinder 21. In the present embodiment, the anode target body 51 is fixed to the first cylinder 21.
- the anode target body 51 is formed of molybdenum, tungsten, or an alloy using these.
- the melting point of the metal forming the target layer 52 is the same as the melting point of the metal forming the anode target body 51, or higher than the melting point of the metal forming the anode target body 51.
- the anode target body 51 is made of molybdenum alloy
- the target layer 52 is made of tungsten alloy.
- the anode target 50 can rotate together with the rotating body 20.
- a focal point is formed on the target surface S52.
- the anode target 50 emits X-rays from the focal point.
- the materials of the fixed shaft 10, the first cylinder 21, the second cylinder 22, and the anode target main body 51 will be described.
- the degree of freedom in selecting the materials for the first cylinder 21 and the second cylinder 22 is high. Therefore, the second cylinder 22 may be formed of the same material as the first cylinder 21, or may be formed of a material different from that of the first cylinder 21.
- the second cylinder 22 may be made of the same material as the fixed shaft 10.
- the coefficient of thermal expansion of the second cylinder 22 and the coefficient of thermal expansion of the fixed shaft 10 can be matched. For example, fluctuations in the radial bearing clearance can be suppressed.
- the first cylinder 21 may be made of the same material as the fixed shaft 10.
- the coefficient of thermal expansion of the first cylinder 21 and the coefficient of thermal expansion of the fixed shaft 10 can be matched. For example, fluctuations in the thrust bearing clearance can be suppressed.
- the fixed shaft 10 may be formed of a material different from that of the first cylinder 21 or may be formed of a material different from that of the second cylinder 22.
- the fixed shaft 10 may be formed of a metal softer than the first cylinder 21, or the fixed shaft 10 may be formed of a metal softer than the second cylinder 22. Since the fixed shaft 10 can be easily processed, the productivity of the fixed shaft 10 can be improved.
- the first cylinder 21 may be formed of the same material as the anode target body 51 and is different from the anode target body 51. It may be formed of a material.
- the first cylinder 21 is made of the same material as the anode target body 51. It is formed.
- the coefficient of thermal expansion of the anode target body 51 can be matched with the coefficient of thermal expansion of the first cylinder 21. For example, it is possible to suppress a situation in which the anode target main body 51 is detached from the first cylinder 21 or at least one of the first cylinder 21 and the anode target main body 51 is damaged.
- the cathode 60 is arranged to face the target layer 52 at intervals from the target layer 52 of the anode target 50.
- the cathode 60 is attached to the inner wall of the enclosure 70.
- the cathode 60 has a filament 61 as an electron emission source that emits electrons to irradiate the target layer 52.
- the outer enclosure 70 is formed in a cylindrical shape.
- the enclosure 70 is made of glass, ceramic and metal.
- the outer diameter of the portion facing the anode target 50 is larger than the outer diameter of the portion facing the tubular portion 25.
- the outer enclosure 70 has openings 71 and 72.
- the outer enclosure 70 is hermetically sealed and houses the plain bearing unit U, the anode target 50, and the cathode 60.
- the inside of the outer enclosure 70 is maintained in a vacuum state (decompression state).
- the opening 71 is airtightly joined to one end (first diameter small portion 12) of the fixed shaft 10 so as to maintain the airtight state of the outer enclosure 70, and the opening 72 is the other end (second) of the fixed shaft 10. It is airtightly joined to the small diameter portion 13).
- the X-ray tube 1 employs a bearing structure that supports both ends.
- the outer enclosure 70 fixes the first diameter small portion 12 and the second diameter small portion 13 of the fixed shaft 10. That is, the first diameter small portion 12 and the second diameter small portion 13 function as a double-sided support portion of the bearing.
- the X-ray tube 1 includes a tube portion 40 provided inside the fixed shaft 10.
- the annulus portion 16 is liquidtightly joined to the second bottom surface 10b2 of the fixed shaft 10.
- the outer peripheral surface of the pipe portion 40 is liquid-tightly joined to the opening of the annular portion 16 and extends to the outside of the fixed shaft 10.
- the fixed shaft 10 forms a flow path for the coolant L together with the pipe portion 40.
- the pipe portion 40 has an intake port 40a for taking in the coolant and a discharge port 40b for discharging the coolant L inside the fixed shaft 10.
- the intake port 40a is located on the side extending outward from the second bottom surface 10b2 of the fixed shaft 10. Further, the discharge port 40b is located with a gap on the bottom surface of the heat transfer portion 10a in the direction along the rotation axis a.
- the pipe portion 45 On the outside of the outer enclosure 70, an opening is formed in the fixed shaft 10, and a pipe portion 45 is liquid-tightly joined to the opening.
- the pipe portion 45 has an outlet 45a for taking out the coolant L to the outside.
- the coolant L circulating inside the X-ray tube 1 is taken in from the intake port 40a, passes through the inside of the tube portion 40, is discharged from the discharge port 40b into the inside of the fixed shaft 10, and is discharged into the inside of the fixed shaft portion 40. It passes between the fixed shaft 10 and is taken out from the outlet 45a of the pipe portion 45.
- the coolant L may be circulated in the opposite direction. In this case, the pipe portion 45 forms the intake of the coolant L, and the pipe portion 40 forms the outlet of the coolant L.
- the stator coil 2 is provided so as to face the outer peripheral surface of the rotating body 20, more specifically, the outer peripheral surface of the tubular portion 25, and surround the outer side of the outer enclosure 70.
- the shape of the stator coil 2 is annular.
- the stator coil 2 generates a magnetic field applied to the cylinder portion 25 (rotating body 20) to rotate the rotating body 20 and the anode target 50.
- An X-ray tube device including the X-ray tube 1 is formed as described above.
- the stator coil 2 In the operating state of the X-ray tube device, the stator coil 2 generates a magnetic field applied to the rotating body 20 (particularly the tubular portion 25), so that the second cylinder 22 rotates. As a result, the first cylinder 21 and the anode target 50 also rotate together. Further, a current is applied to the cathode 60, a negative voltage is applied, and a relatively positive voltage is applied to the anode target 50.
- the filament 61 emits electrons.
- the electrons are accelerated and collide with the target surface S52.
- a focal point is formed on the target surface S52, and the focal point emits X-rays when it collides with an electron.
- the electrons (thermoelectrons) that collide with the anode target 50 are converted into X-rays, and the rest are converted into thermal energy.
- the electron emitting source of the cathode 60 is not limited to the filament, and may be, for example, a flat emitter.
- the X-ray tube 1 may be a cold cathode X-ray tube instead of a hot cathode X-ray tube.
- FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube 1 according to the first embodiment, and is a diagram showing a state in which heat is input to the anode target 50 and the anode target 50 is cooled. be.
- the anode target 50 thermally expands. Then, the stress due to thermal expansion propagates to the portion integrally with the anode target 50 or firmly bonded to the anode target 50, and thermal deformation occurs.
- thermal deformation is likely to occur in the portion of the first cylinder 21 located in the region A1.
- the portion of the first cylinder 21 located in the region A1 can be extended outward by a maximum of 100 ⁇ m in the radial direction.
- the second cylinder 22 is not physically fixed to the first cylinder 21.
- the second cylinder 22 has a gap between it and the first cylinder 21. Since the second cylinder 22 is not firmly coupled to the first cylinder 21, the stress due to the deformation of the first cylinder 21 is unlikely to propagate to the second cylinder 22. Deformation of the second cylinder 22 due to thermal expansion of the anode target 50 can be suppressed, and deterioration of bearing performance can be suppressed.
- the liquid metal LM gathers on the first cylinder 21 side due to the centrifugal force, and a vacuum space is generated on the large diameter 11 side.
- the reservoir space of the liquid metal LM is formed in advance by the concave surfaces S11c, S11d, S11e, the liquid metal LM is supplied to the gap between the first cylinder 21 and the second cylinder 22 and the bearing gap. Can be done. From the above, it is possible to suppress the deterioration of the bearing performance. Further, heat transfer from the anode target 50 to the large diameter portion 11 side is not hindered.
- the second member 23b When the second member 23b is fitted into the recess 22r, unlike the first embodiment, the second member 23b may be fitted into the recess 22r by using a tightening fit. Also in this case, the deformation of the second cylinder 22 due to the thermal expansion of the anode target 50 can be suppressed. This is because the end portion of the first cylinder 21 is not easily deformed even if the anode target 50 is thermally expanded, and the second cylinder 22 is indirectly fixed to the easily deformable end portion of the first cylinder 21.
- the relative position of the second cylinder 22 with respect to the first cylinder 21 may be fixed by tightening. In that case, the second cylinder 22 can be prevented from moving to a position eccentric with respect to the first cylinder 21.
- the method of fixing the relative position of the second cylinder 22 with respect to the first cylinder 21 is not limited to tightening, and may be performed by brazing, welding, or using screws. You may.
- the end of the second cylinder 22 on the first end surface 22e1 side is indirectly fixed to the first cylinder 21 via the first limiting member 23.
- the end portion of the second cylinder 22 on the second end surface 22e2 side may be indirectly fixed to the first cylinder 21 via the second limiting member 24. Since the heat transfer path from the anode target 50 is longer from the first end surface 22e1 to the second end surface 22e2, the deformation of the second cylinder 22 can be further suppressed.
- the end of the second cylinder 22 on the first end surface 22e1 side is indirectly fixed to the first cylinder 21 via the first limiting member 23, and the end of the second cylinder 22 on the second end surface 22e2 side.
- the end may be indirectly fixed to the first cylinder 21 via the second limiting member 24.
- the X-ray tube device includes a rotating anode type X-ray tube 1.
- the X-ray tube 1 includes a slide bearing unit U, an anode target 50, a cathode 60, and an enclosure 70.
- the slide bearing unit U includes a fixed shaft 10 extending along the rotation axis a and including radial bearing surfaces S11a and S11b on the outer peripheral surface, a rotating body 20 rotatable around the fixed shaft 10, a liquid metal LM, and a liquid metal LM. It has.
- the rotating body 20 has a first cylinder 21 and a second cylinder 22.
- the first cylinder 21 extends along the rotation axis a and is formed in a tubular shape, and is located so as to surround the fixed shaft 10.
- the second cylinder 22 extends along the rotation axis a and is formed in a tubular shape, is located between the fixed shaft 10 and the first cylinder 21, includes a radial bearing surface S22 on the inner peripheral surface, and is the first cylinder.
- the rotation operation is restricted so as not to rotate relative to 21.
- the second cylinder 22 may be movable to a position eccentric with respect to each of the fixed shaft 10 and the first cylinder 21.
- the liquid metal LM is filled in a plurality of gaps between the fixed shaft 10, the first cylinder 21, and the second cylinder 22, and forms a dynamic pressure type radial sliding bearing Ba together with the radial bearing surface S11a and the radial bearing surface S22.
- a dynamic pressure type radial sliding bearing Bb is formed together with the radial bearing surface S11b and the radial bearing surface S22.
- the anode target 50 surrounds the outer peripheral surface of the first cylinder 21 and is fixed to the first cylinder 21.
- the rotating body 20 has a double cylindrical structure.
- the first cylinder 21 that is firmly coupled to the anode target 50 or is formed integrally with the anode target 50 and the second cylinder 22 that forms the radial slide bearings Ba and Bb are physically independent.
- the second cylinder 22 is less susceptible to the adverse effects of thermal expansion of the anode target 50.
- FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube device according to the second embodiment.
- the second cylinder 22 further has a plurality of circulation holes h22.
- Each circulation hole h22 penetrates from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface of the second cylinder 22.
- each circulation hole h22 extends linearly in a direction perpendicular to the rotation axis a.
- Each circulation hole h22 is located outside the region A1 where the radial bearing surface S11a and the radial bearing surface S22 face each other and the region A2 where the radial bearing surface S11b and the radial bearing surface S22 face each other.
- the plurality of circulation holes h22 are located in the regions A3, A4, and A5, and are provided at intervals in the direction along the rotation axis a. Although not shown, the plurality of circulation holes h22 may be provided at intervals in the circumferential direction in the respective regions A3, A4, and A5.
- the plurality of circulation holes h22 are connected to a gap between the fixed shaft 10 and the second cylinder 22 and a gap between the first cylinder 21 and the second cylinder 22, and form a circulation path for the liquid metal LM. doing. Therefore, the movement of the liquid metal LM between both of the above gaps can be performed quickly.
- the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Then, a slide bearing unit U capable of obtaining good bearing operation and an X-ray tube 1 provided with the slide bearing unit U can be obtained.
- FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube device according to the third embodiment.
- the fixed shaft 10 (large diameter portion 11) further has a plurality of groove portions 11r.
- Each groove portion 11r is opened in the concave surface S11c, the concave surface S11d, or the concave surface S11e, and is recessed on the rotation axis a side.
- each groove portion 11r is not formed over the entire circumference of the large diameter portion 11.
- the plurality of groove portions 11r are provided in a region facing the circulation hole h22, and are provided at intervals in the direction along the rotation axis a and in the circumferential direction.
- the groove portion 11r may be formed over the entire circumference of the large diameter portion 11. Further, the second cylinder 22 may be formed without the circulation hole h22. According to the third embodiment configured as described above, the same effect as that of the second embodiment can be obtained. Then, a slide bearing unit U capable of obtaining good bearing operation and an X-ray tube 1 provided with the slide bearing unit U can be obtained.
- FIG. 13 is a cross-sectional view showing an X-ray tube device according to the fourth embodiment.
- FIG. 14 is a perspective view showing the fixed shaft 10 shown in FIG.
- the fixed shaft 10 has an accommodating portion and a circulation hole.
- the accommodating portion is provided inside the fixed shaft 10 and accommodates the liquid metal LM.
- the circulation hole penetrates from the accommodating portion of the fixed shaft 10 to the outer peripheral surface, and is located away from the radial bearing surfaces S11a and S11b.
- the fixed shaft 10 has an accommodating portion 10c, an accommodating portion 10d, an accommodating portion 10e, and a plurality of circulation holes h11.
- the accommodating portions 10c, 10d, and 10e are each provided inside the fixed shaft 10 and are formed by through holes extending linearly in the direction along the rotation axis a.
- the accommodating portions 10c, 10d, 10e extend from at least the area A4 to the area A5.
- the accommodating portions 10c, 10d, and 10e are provided at intervals in the circumferential direction.
- the openings of the accommodating portions 10c, 10d, and 10e located on the first bottom surface 10b1 are sealed with the sealing material 15 to prevent the liquid metal LM from leaking to the outside of the X-ray tube 1.
- the plurality of circulation holes h11 communicate with the accommodating portion 10c, the accommodating portion 10d, or the accommodating portion 10e, and extend linearly in the direction perpendicular to the rotation axis a.
- the plurality of circulation holes h11 are opened in any one of the concave surface S11c, the concave surface S11d, and the concave surface S11e.
- the circulation hole h11 can circulate the liquid metal LM between the accommodating portions 10c, 10d, 10e and the gap between the fixed shaft 10 and the second cylinder 22.
- the accommodating portions 10c, 10d, 10e can function as a reservoir for accommodating the liquid metal LM. Therefore, the liquid metal LM temporarily stored in the housing portions 10c, 10d, and 10e can be supplied to the gap between the fixed shaft 10 and the second cylinder 22, and thus the first cylinder 21 and the second cylinder 22. It can be supplied to the gap between 22 and 22.
- the circulation holes h11 are provided at intervals in the direction along the rotation axis a and in the circumferential direction.
- the circulation hole h11 is located on the same straight line as the corresponding circulation hole h22.
- the circulation hole h11 does not have to be located on the same straight line as the circulation hole h22.
- the plurality of circulation holes h11 may not be provided in all the regions A3, A4, and A5.
- the plurality of circulation holes h11 may be provided only in the region A3 and may be opened only in the concave surface S11c.
- the circulation hole h11 may be located at at least one of the radial bearing surfaces S11a and S11b.
- the same effect as that of the second embodiment can be obtained. Further, the depletion of the liquid metal LM in the bearing gap can be further suppressed. Then, a slide bearing unit U capable of obtaining good bearing operation and an X-ray tube 1 provided with the slide bearing unit U can be obtained.
- FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube device according to the fifth embodiment.
- the second cylinder 22 may have a plurality of regions having different outer diameter dimensions.
- the inner diameter of the first cylinder 21 is uniform over the entire length. From the above, there are a plurality of regions Aa, Ab, Ac, Ad, Ae, Af, and Ag having different gaps between the first cylinder 21 and the second cylinder 22 in the direction along the rotation axis a.
- the second cylinder 22 has a plurality of concave surfaces 22c.
- the plurality of concave surfaces 22c are formed on the outer peripheral surface of the second cylinder 22 over the entire circumference in each of the regions Ab, Ad, and Af.
- the concave surface 22c is formed by being recessed on the rotation axis a side.
- the circulation hole h22 is open to the concave surface 22c.
- the gap between the first cylinder 21 and the second cylinder 22 in each of the regions Aa and Ag is g1
- the gap between the first cylinder 21 and the second cylinder 22 in each of the regions Ac and Ae is g2.
- the gap between the first cylinder 21 and the second cylinder 22 in each of the regions Ab, Ad, and Af is g3.
- g1 g2, but g1 ⁇ g2 may be used.
- the alignment of the first cylinder 21 and the second cylinder 22 can be performed in the regions Aa and Ag.
- it can be a path for transferring heat from the first cylinder 21 to the second cylinder 22.
- it can function as a reservoir for accommodating the liquid metal LM.
- the outer diameter of the second cylinder 22 in each of the regions Aa and Ag may be the same as the outer diameter of the second cylinder 22 in each of the regions Ab, Ad and Af.
- the second cylinder 22 has an outer diameter DO3 in the region Ac and an outer diameter DO4 in the region Ad.
- the outer diameter DO3 is also the outer diameter of the region of the second cylinder 22 surrounded by the anode target 50.
- the outer diameter DO4 is also the outer diameter of the region of the second cylinder 22 adjacent to the region Ac (the region surrounded by the anode target 50).
- the outer diameter DO3 is larger than the outer diameter DO4.
- the same effect as that of the third embodiment can be obtained. Then, a slide bearing unit U capable of obtaining good bearing operation and an X-ray tube 1 provided with the slide bearing unit U can be obtained.
- FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube apparatus according to the sixth embodiment.
- the first cylinder 21 has a plurality of portions having different inner diameter dimensions.
- the first cylinder 21 has a first portion 21A having an inner diameter DI1 and a second portion 21B having an inner diameter DI2.
- the inner diameter DI1 is larger than the inner diameter DI2.
- the first portion 21A is located in the regions Aa, Ab, Ac, Ad.
- the second portion 21B is located in the regions Ae, Af, Ag.
- the second cylinder 22 has a plurality of parts having different outer diameter dimensions.
- the second cylinder 22 includes a first portion 22A having an outer diameter DO5 and a second portion 22B having an outer diameter DO6 smaller than the outer diameter DO5.
- the first portion 22A is located in the regions Aa, Ab, Ac.
- the second portion 22B is located in the regions Ad, Ae, Af, Ag.
- the gap between the first cylinder 21 and the second cylinder 22 in each of the regions Aa and Ag is g1
- the gap between the first cylinder 21 and the second cylinder 22 in each of the regions Ac and Ae is g2.
- the gap between the first cylinder 21 and the second cylinder 22 in each of the regions Ab, Ad, and Af is g3.
- g1 g2, but g1 ⁇ g2 may be used.
- the alignment of the first cylinder 21 and the second cylinder 22 can be performed in the regions Aa and Ag.
- it can be a path for transferring heat from the first cylinder 21 to the second cylinder 22.
- it can function as a reservoir for accommodating the liquid metal LM.
- the first cylinder 21 has a first portion 21A having a relatively large inner diameter DI1 and the second cylinder 22 has a second portion 22B having a relatively small outer diameter DO6. Therefore, when assembling the slide bearing unit U, the second cylinder 22 can be easily inserted into the integral body of the first cylinder 21 and the second limiting member 24.
- the same effect as that of the fifth embodiment can be obtained. Since the first portion 21A has a relatively large inner diameter DI1, the liquid metal LM can be less likely to be depleted in the gap between the first portion 21A and the first portion 22A. In other words, in the region surrounded by the anode target 50, the liquid metal LM can be less likely to be depleted in the gap between the first cylinder 21 and the second cylinder 22. Then, a slide bearing unit U capable of obtaining good bearing operation and an X-ray tube 1 provided with the slide bearing unit U can be obtained.
- the inner diameter of the first cylinder 21 may be uniformly formed over the entire length.
- the first cylinder 21 may have an inner diameter DI1 over the entire length. In that case as well, the same effect as that of the sixth embodiment can be obtained.
- FIG. 17 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube device according to the seventh embodiment. In FIG. 17, for convenience, the recess 22r and the second member 23b are not shown.
- the second cylinder 22 has a plurality of concave surfaces 22c.
- the plurality of concave surfaces 22c are formed on the outer peripheral surface of the second cylinder 22 over the entire circumference.
- the concave surface 22c is formed by being recessed on the rotation axis a side.
- the X-ray tube 1 has an annular spring 80.
- the X-ray tube 1 has two springs 80.
- the spring 80 is located between the first cylinder 21 and the second cylinder 22, and the inner end presses the concave surface 22c and the outer end presses the inner peripheral surface of the first cylinder 21.
- the gap between the concave surface 22c and the inner peripheral surface of the first cylinder 21 can function as a reservoir for accommodating the liquid metal LM, or can be used as a space for arranging the spring 80. Thereby, for example, the coaxiality between the first cylinder 21 and the second cylinder 22 can be maintained.
- the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Then, a slide bearing unit U capable of obtaining good bearing operation and an X-ray tube 1 provided with the slide bearing unit U can be obtained.
- FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube apparatus according to the eighth embodiment.
- the rotation operation of the second cylinder 22 may be further restricted by the second limiting member 24.
- the second cylinder 22 further includes one or more recesses 22t.
- the second cylinder 22 has three recesses 22t. These recesses 22t are located at intervals from each other in the circumferential direction. Each recess 22t opens in the second end surface 22e2 and is recessed in the direction along the rotation axis a.
- the second limiting member 24 is configured in the same manner as the first limiting member 23 shown in FIG. 9 and the like.
- the second limiting member 24 includes a first member 24a and one or more second members 24b.
- the second limiting member 24 has three second members 24b.
- the first member 24a has an annular shape and is fixed to the first cylinder 21.
- the first member 24a faces the second end surface 22e2 of the second cylinder 22. Thereby, the first member 24a can limit the movement of the second cylinder 22 in the direction along the rotation axis a.
- the first member 24a includes a thrust bearing surface S24.
- the thrust bearing surface S24 is located on the inner peripheral side of the first member 24a and has an annular shape.
- Each second member 24b projects from the first member 24a in the direction along the rotation axis a.
- the second member 24b is provided in a one-to-one correspondence with the recess 22t of the second cylinder 22.
- Each second member 24b is fitted in a recess 22t of the second cylinder 22.
- the second member 24b can be fitted into the recess 22t without using the tightening fit.
- the second member 24b may be fitted into the recess 22t by using the tightening fit.
- the second member 24b is configured to limit the rotational operation of the second cylinder 22 together with the recess 22t of the second cylinder 22.
- the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Then, a slide bearing unit U capable of obtaining good bearing operation and an X-ray tube 1 provided with the slide bearing unit U can be obtained.
- FIG. 19 is a cross-sectional view showing an X-ray tube device according to the ninth embodiment.
- the X-ray tube 1 is formed without the tube portion 40, the annulus portion 16, and the tube portion 45.
- the heat transfer unit 10a is a heat transfer hole.
- the heat transfer portion 10a is open to both the first bottom surface 10b1 and the second bottom surface 10b2, extends along the rotation axis a, and penetrates the fixed shaft 10.
- the refrigerant (cooling liquid L) flows into the fixed shaft 10 from the first bottom surface 10b1 side, and flows out from the second bottom surface 10b2 side to the outside of the fixed shaft 10.
- the refrigerant (cooling liquid L) flows into the fixed shaft 10 from the second bottom surface 10b2 side and flows out from the first bottom surface 10b1 side to the outside of the fixed shaft 10.
- the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Then, a slide bearing unit U capable of obtaining good bearing operation and an X-ray tube 1 provided with the slide bearing unit U can be obtained.
- FIG. 20 is a cross-sectional view showing an X-ray tube device according to the tenth embodiment.
- the X-ray tube 1 adopts a single-ended support bearing structure.
- the outer enclosure 70 fixes the second diameter small portion 13 of the fixed shaft 10. That is, the second diameter small portion 13 functions as a cantilever support portion of the bearing.
- the fixed shaft 10 includes a large diameter portion 11 and a second small diameter portion 13, and is configured without a first diameter small portion 12.
- the first bottom surface 10b1 is located on the large diameter portion 11, and the thrust bearing surface S11i is located on the first bottom surface 10b1.
- the first limiting member 23 is formed in a disk shape and tightly closes one end side of the first cylinder 21.
- the first limiting member 23 has a thrust bearing surface S23a facing the thrust bearing surface S11i.
- the second cylinder 22 has a recess 22t
- the second limiting member 24 has a first member 24a and a second member 24b.
- the second limiting member 24 is removably fixed to the first cylinder 21 using, for example, a screw.
- the rotation operation of the second cylinder 22 is restricted so that the second cylinder 22 does not rotate relative to the first cylinder 21.
- the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Then, a slide bearing unit U capable of obtaining good bearing operation and an X-ray tube 1 provided with the slide bearing unit U can be obtained.
- FIG. 21 is a cross-sectional view showing an X-ray tube device according to the eleventh embodiment.
- the fixed shaft 10 further includes a collar portion 17.
- the collar portion 17 is located on the outer peripheral surface side of the large diameter portion 11, and is integrally formed with the large diameter portion 11.
- the rotating body 20 further includes a bearing member 26.
- the bearing member 26 is integrally formed with a tubular portion that surrounds the flange portion 17 and an annular portion that faces the flange portion 17 in the direction along the rotation axis a.
- the second limiting member 24, together with the bearing member 26, is removably fixed to the first cylinder 21 using screws, for example.
- the configuration of the rotating body 20 and the method of assembling the slide bearing unit U are not limited to the example shown in FIG. 21, and can be variously deformed.
- the second limiting member 24 and the flange portion 17 form a dynamic pressure type thrust slide bearing Bc together with the liquid metal LM.
- the bearing member 26 and the flange portion 17 also form a dynamic pressure type thrust plain bearing Bd together with the liquid metal LM.
- the same effect as that of the tenth embodiment can be obtained. Then, a slide bearing unit U capable of obtaining good bearing operation and an X-ray tube 1 provided with the slide bearing unit U can be obtained.
- FIG. 22 is a cross-sectional view showing an X-ray tube device according to the twelfth embodiment.
- the fixed shaft 10 may be formed in a columnar shape and may be a solid member.
- the fixed shaft 10 can be cooled at a portion of the fixed shaft 10 exposed to the outside of the outer enclosure 70.
- the same effect as that of the tenth embodiment can be obtained. Then, a slide bearing unit U capable of obtaining good bearing operation and an X-ray tube 1 provided with the slide bearing unit U can be obtained.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Mounting Of Bearings Or Others (AREA)
Abstract
実施形態によれば、すべり軸受ユニットは、ラジアル軸受面を含む固定シャフトと、回転体と、液体金属と、を備える。前記回転体は、第1円筒と、第2円筒と、を有する。前記第2円筒は、他のラジアル軸受面を含み、前記第1円筒に対して相対的に回転しないように回転動作が制限されている。前記液体金属は、前記ラジアル軸受面及び前記他のラジアル軸受面とともに動圧形のラジアルすべり軸受を形成している。
Description
本発明の実施形態は、すべり軸受ユニット及び回転陽極型X線管に関する。
一般に、X線を使用して被写体を診断する医療用機器や工業用機器には、X線発生源としてX線管装置が使用されている。X線管装置として、回転陽極型のX線管を備えた回転陽極型X線管装置が知られている。
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、電子を発生する陰極と、陽極ターゲットと、回転体と、外囲器と、を備えている。回転体は円筒状に形成されている。陽極ターゲットは回転体に固定されている。固定シャフトと回転体との間の隙間には潤滑剤が充填されている。回転陽極型X線管は、動圧式のすべり軸受を使っている。回転体はステータコイルから発生する磁界により陽極ターゲットとともに回転する。また、陰極から放出された電子が陽極ターゲットに衝突することによりX線が放出される。
本実施形態は、良好な軸受動作を得ることができるすべり軸受ユニット及びこのすべり軸受ユニットを備えた回転陽極型X線管を提供する。
一実施形態に係るすべり軸受ユニットは、
回転軸線に沿って延在し、外周面に第1ラジアル軸受面を含む固定シャフトと、前記固定シャフトを中心に回転自在な回転体と、潤滑剤と、を備え、前記回転体は、前記回転軸線に沿って延出して筒状に形成され、前記固定シャフトを囲んで位置した第1円筒と、前記回転軸線に沿って延出して筒状に形成され、前記固定シャフトと前記第1円筒との間に位置し、内周面に第2ラジアル軸受面を含み、前記第1円筒に対して相対的に回転しないように回転動作が制限された第2円筒と、を有し、前記潤滑剤は、前記固定シャフトと前記第1円筒と前記第2円筒との間の複数の隙間に充填され、前記第1ラジアル軸受面及び前記第2ラジアル軸受面とともに動圧形のラジアルすべり軸受を形成している。
回転軸線に沿って延在し、外周面に第1ラジアル軸受面を含む固定シャフトと、前記固定シャフトを中心に回転自在な回転体と、潤滑剤と、を備え、前記回転体は、前記回転軸線に沿って延出して筒状に形成され、前記固定シャフトを囲んで位置した第1円筒と、前記回転軸線に沿って延出して筒状に形成され、前記固定シャフトと前記第1円筒との間に位置し、内周面に第2ラジアル軸受面を含み、前記第1円筒に対して相対的に回転しないように回転動作が制限された第2円筒と、を有し、前記潤滑剤は、前記固定シャフトと前記第1円筒と前記第2円筒との間の複数の隙間に充填され、前記第1ラジアル軸受面及び前記第2ラジアル軸受面とともに動圧形のラジアルすべり軸受を形成している。
また、一実施形態に係る回転陽極型X線管は、
回転軸線に沿って延在し外周面に第1ラジアル軸受面を含む固定シャフトと、前記固定シャフトを中心に回転自在な回転体と、潤滑剤と、を具備したすべり軸受ユニットと、陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットに対向配置された陰極と、前記すべり軸受ユニット、前記陽極ターゲット及び前記陰極を収容し、前記固定シャフトを固定する外囲器と、を備え、前記回転体は、前記回転軸線に沿って延出して筒状に形成され、前記固定シャフトを囲んで位置した第1円筒と、前記回転軸線に沿って延出して筒状に形成され、前記固定シャフトと前記第1円筒との間に位置し、内周面に第2ラジアル軸受面を含み、前記第1円筒に対して相対的に回転しないように回転動作が制限された第2円筒と、を有し、前記潤滑剤は、前記固定シャフトと前記第1円筒と前記第2円筒との間の複数の隙間に充填され、前記第1ラジアル軸受面及び前記第2ラジアル軸受面とともに動圧形のラジアルすべり軸受を形成し、前記陽極ターゲットは、前記第1円筒の外周面を囲み、前記第1円筒に固定されている。
回転軸線に沿って延在し外周面に第1ラジアル軸受面を含む固定シャフトと、前記固定シャフトを中心に回転自在な回転体と、潤滑剤と、を具備したすべり軸受ユニットと、陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットに対向配置された陰極と、前記すべり軸受ユニット、前記陽極ターゲット及び前記陰極を収容し、前記固定シャフトを固定する外囲器と、を備え、前記回転体は、前記回転軸線に沿って延出して筒状に形成され、前記固定シャフトを囲んで位置した第1円筒と、前記回転軸線に沿って延出して筒状に形成され、前記固定シャフトと前記第1円筒との間に位置し、内周面に第2ラジアル軸受面を含み、前記第1円筒に対して相対的に回転しないように回転動作が制限された第2円筒と、を有し、前記潤滑剤は、前記固定シャフトと前記第1円筒と前記第2円筒との間の複数の隙間に充填され、前記第1ラジアル軸受面及び前記第2ラジアル軸受面とともに動圧形のラジアルすべり軸受を形成し、前記陽極ターゲットは、前記第1円筒の外周面を囲み、前記第1円筒に固定されている。
以下に、本発明の各実施形態及び各比較例について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
以下の各実施形態及び各比較例において、すべり軸受ユニット及びこのすべり軸受ユニットを備えた回転陽極型X線管装置について説明する。回転陽極型X線管装置は、回転陽極型X線管等を備えている。以下、回転陽極型X線管装置を単にX線管装置と称し、回転陽極型X線管を単にX線管と称する。X線管は、すべり軸受ユニットと、陽極ターゲットと、陰極と、外囲器と、を備えている。すべり軸受ユニットは、固定シャフトと、回転体と、潤滑剤としての液体金属(金属潤滑剤)と、を備え、すべり軸受を使っている。
(比較例1)
まず、比較例1に係るX線管装置について説明する。図1は、本比較例1のX線管1の一部を示す拡大断面図であり、陽極ターゲット50に熱が入力される前の状態を示す図である。図2は、本比較例1のX線管1の一部を示す拡大断面図であり、陽極ターゲット50に熱が入力され、陽極ターゲット50が冷却されるまでの状態を示す図である。
まず、比較例1に係るX線管装置について説明する。図1は、本比較例1のX線管1の一部を示す拡大断面図であり、陽極ターゲット50に熱が入力される前の状態を示す図である。図2は、本比較例1のX線管1の一部を示す拡大断面図であり、陽極ターゲット50に熱が入力され、陽極ターゲット50が冷却されるまでの状態を示す図である。
図1に示すように、比較例1に係るX線管装置は、X線管1を備えている。X線管1は、すべり軸受ユニットU、陽極ターゲット50等を備えている。すべり軸受ユニットUは、固定シャフト10、回転体20、液体金属LM、等を備えている。
固定シャフト10は、筒状に形成され、回転軸線aに沿って延在している。固定シャフト10の外周面には、ラジアル軸受面S11aが形成されている。回転体20は、筒状に形成され、回転軸線aに沿って延在し、固定シャフト10を囲んでいる。回転体20の内周面には、ラジアル軸受面S21aが形成されている。液体金属LMは、固定シャフト10と回転体20との間の隙間に充填されている。液体金属LMは、ラジアル軸受面S11a及びラジアル軸受面S21aとともに動圧形のラジアルすべり軸受Baを形成している。
陽極ターゲット50は、陽極ターゲット本体51と、陽極ターゲット本体51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。陽極ターゲット本体51は、円環の形状を有し、回転体20の外周面に接続され、回転体20に固定され、回転体20と一体となっている。ターゲット層52は、陰極から放出される電子が衝突するターゲット面(電子衝突面)S52を有している。
回転体20及び固定シャフト10の電位は、陽極ターゲット50の電位と同一となる。陽極接地型のX線管の場合、陽極ターゲット50、回転体20、固定シャフト10、及び図示しない外囲器の金属部分は、接地電位となる。
回転体20及び固定シャフト10の電位は、陽極ターゲット50の電位と同一となる。陽極接地型のX線管の場合、陽極ターゲット50、回転体20、固定シャフト10、及び図示しない外囲器の金属部分は、接地電位となる。
X線管1の動作状態において、回転体20及び陽極ターゲット50は一体となって回転する。また、陰極は陽極ターゲット50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50は、電子と衝突するときにX線を放出する。
ターゲット面S52に電子ビームの照射が一定時間連続して行われると、陽極ターゲット50に熱が蓄積され、ターゲット面S52の温度が上昇する。電子ビームによる熱量が陽極ターゲット50の熱容量を超え、陽極ターゲット50の許容温度を超えると、ターゲット面S52が損傷し始めるという問題がある。この問題は、陽極ターゲット50を大型化して陽極ターゲット50の熱容量を増やすことにより解決される。陽極ターゲット50の大型化は、輻射による陽極ターゲット50の冷却率を高める効果もある。
しかし、陽極ターゲット50の大型化に伴ってX線管1の大型化、高重量化、及び高コスト化を招いてしまう。そのため、上記問題を解決するために、陽極ターゲット50の大型化を図ることは、好ましい手段ではない。
そこで、動圧形のすべり軸受(ラジアルすべり軸受Ba)の液体金属LMを熱伝達媒体として利用することにより、陽極ターゲット50から固定シャフト10に熱を伝達させ、上記熱を固定シャフト10の内部に形成された熱伝達部10aを流れる冷却液に伝達させることができる。陽極ターゲット50に発生した熱を上記の冷却手段にて取り去ることができる。冷却性能を高めるためには、陽極ターゲット50から固定シャフト10への熱伝達率を高める必要がある。そこで、陽極ターゲット50を、回転体20に強固に結合している。
図2に示すように、しかしながら、陽極ターゲット50が高温となった時の熱膨張による応力が回転体20に伝播する。なお、ターゲット面S52に電子が衝突することで発生する熱(熱エネルギ)は、ターゲット面S52から、ターゲット層52の内部、陽極ターゲット本体51のうちターゲット層52に近い部分、及び陽極ターゲット本体51のうち回転体20に近い部分の順に伝わり、陽極ターゲット50の温度は上昇する。そのため、本比較例1のX線管1では、陽極ターゲット本体51が高温となると、ラジアル軸受面S11とラジアル軸受面S21aとの間の隙間(軸受隙間)が変化し(拡大し)、ラジアルすべり軸受Baの性能の低下を招いてしまう。
(比較例2)
次に、比較例2に係るX線管装置について説明する。図3は、本比較例2のX線管1の一部を示す拡大断面図であり、陽極ターゲット50に熱が入力され、陽極ターゲット50が冷却されるまでの状態を示す図である。
次に、比較例2に係るX線管装置について説明する。図3は、本比較例2のX線管1の一部を示す拡大断面図であり、陽極ターゲット50に熱が入力され、陽極ターゲット50が冷却されるまでの状態を示す図である。
図3に示すように、陽極ターゲット本体51は、円周状の切欠き部51aを有している。切欠き部51aは、陽極ターゲット本体51の付け根に位置し、ターゲット層52より内周側に位置している。陽極ターゲット本体51に切欠き部51aを形成したことで、陽極ターゲット本体51に切欠き部51aが形成されていない場合と比較し、陽極ターゲット50の熱膨張が回転体20に及ぼす悪影響を軽減することができる。
しかしながら、陽極ターゲット50は回転体20に強固に結合されているため、陽極ターゲット50の熱膨張が回転体20に及ぼす悪影響は強く残ることとなる。そのため、本比較例2のX線管1でも、上記比較例1のX線管1と同様、ラジアルすべり軸受Baの性能の低下を招いてしまう。
(比較例3)
次に、比較例3に係るX線管装置について説明する。図4は、本比較例3のX線管1の一部を示す拡大断面図であり、陽極ターゲット50に熱が入力され、陽極ターゲット50が冷却されるまでの状態を示す図である。
次に、比較例3に係るX線管装置について説明する。図4は、本比較例3のX線管1の一部を示す拡大断面図であり、陽極ターゲット50に熱が入力され、陽極ターゲット50が冷却されるまでの状態を示す図である。
図4に示すように、固定シャフト10は円柱状に形成されている。陽極ターゲット本体51は、回転体20の突出部28に、X線管1のナット31によって押圧された状態に保持されている。上記のことから、陽極ターゲット50は、回転体20に固定されている。陽極ターゲット本体51は、陽極ターゲット50の半径方向にて回転体20に間隔を空けて位置している。回転体20の外周面側に突起29が形成されている。突起29は、陽極ターゲット本体51に向かって延在し、陽極ターゲット本体51に接触していない。X線管1の液体接点材料32は、回転体20、陽極ターゲット50、及びナット31で囲まれた空間に封入されている。陽極ターゲット50に発生する熱を、液体接点材料32を介して回転体20に伝えることができる。
上記のように、陽極ターゲット本体51は、陽極ターゲット50の半径方向にて回転体20に間隔を空けて位置している。そのため、陽極ターゲット50に発生する熱を回転体20に伝達しつつ、陽極ターゲット50の熱膨張が回転体20に及ぼす悪影響を軽減させることができる。
しかしながら、本比較例3のX線管1の構造は複雑となってしまう。また、陽極ターゲット50は回転体20に強固に結合されているため、陽極ターゲット50の熱膨張が回転体20に及ぼす悪影響は残ることとなる。そのため、本比較例3のX線管1でも、上記比較例1及び2のX線管1と同様、ラジアルすべり軸受Baの性能の低下を招いてしまう。
上述した比較例1乃至比較例3から分かるように、陽極ターゲット50の熱膨張が軸受に悪影響を及ぼすことのないX線管1が求められている。そして、良好な軸受動作を得ることができるすべり軸受ユニットU及びX線管1が求められている。さらに、小型で熱特性に優れたX線管1が求められている。
(第1の実施形態)
次に、第1の実施形態に係るX線管装置について説明する。図5は、本第1の実施形態に係るX線管装置を示す断面図である。図6は、図5に示したX線管1の一部を示す拡大断面図である。図7は、図5に示した固定シャフト10の一部を示す側面図である。図8は、図5に示した第2円筒22を示す斜視図である。図9は、図5に示した第1制限部材23を示す斜視図である。
次に、第1の実施形態に係るX線管装置について説明する。図5は、本第1の実施形態に係るX線管装置を示す断面図である。図6は、図5に示したX線管1の一部を示す拡大断面図である。図7は、図5に示した固定シャフト10の一部を示す側面図である。図8は、図5に示した第2円筒22を示す斜視図である。図9は、図5に示した第1制限部材23を示す斜視図である。
図5に示すように、X線管装置は、回転陽極型のX線管1、磁界を発生させるコイルとしてのステータコイル2等を備えている。X線管1は、すべり軸受ユニットUと、陽極ターゲット50と、陰極60と、外囲器70と、を備えている。すべり軸受ユニットUは、固定シャフト10と、回転体(回転軸)20と、液体金属LMと、を備え、すべり軸受を使っている。
図5乃至図7に示すように、固定シャフト10は、円柱状に形成され、回転軸線aに沿って延在し、外周面に形成されたラジアル軸受面S11a,S11bと、熱伝達部10aと、を有している。固定シャフト10は、径大部11、第1径小部12、及び第2径小部13を備えている。径大部11、第1径小部12、及び第2径小部13は、同軸的に一体に形成されている。固定シャフト10は、Fe(鉄)合金やMo(モリブデン)合金等の金属で形成されている。
固定シャフト10の径大部11は、回転軸線aに沿って並んだ領域A1、領域A2、領域A3、領域A4、及び領域A5に位置している。なお、領域A1は、陽極ターゲット50で囲まれた領域である。領域A2は、領域A1に対し回転軸線aに沿った方向に間隔を置いて位置している。領域A3は、領域A1と領域A2との間に位置し、領域A1及び領域A2のそれぞれと隣り合っている。領域A4は、領域A3から向かって領域A1を越えて位置し、領域A1と隣り合っている。領域A5は、領域A3から向かって領域A2を越えて位置し、領域A2と隣り合っている。
径大部11は、円柱状に形成され、それぞれ外周面に位置したラジアル軸受面S11a、ラジアル軸受面S11b、凹面S11c、凹面S11d、及び凹面S11eを有している。また、径大部11は、一端にスラスト軸受面S11iを有し、他端にスラスト軸受面S11jを有している。ラジアル軸受面S11a及びラジアル軸受面S11bは、それぞれ径大部11の外周面に全周に亘って形成されている。本第1の実施形態において、凹面S11c、凹面S11d、及び凹面S11eは、それぞれ径大部11の外周面に全周に亘って形成されている。但し、凹面S11c、凹面S11d、及び凹面S11eは、周方向にて、それぞれ断続的に形成されてもよい。
ラジアル軸受面S11aは、領域A1にて径大部11に形成されている。ラジアル軸受面S11bは、領域A2にて径大部11に形成されている。ラジアル軸受面S11a及びラジアル軸受面S11bは、回転軸線aに沿った方向に間隔を置いて位置している。
ラジアル軸受面S11aは、プレーン面Saと、複数のパターン部Paと、を有している。プレーン面Saは、滑らかな外周面を有している。複数のパターン部Paは、プレーン面Saを窪めて形成され、領域A1にて径大部11の外周面に全周に亘って並べられている。各々のパターン部Paは、周方向に対して斜線状に延出して配列されている。
回転軸線aに沿った方向において、複数のパターン部Paは、間隔を置いて形成されている。但し、複数のパターン部Paは、回転軸線aに沿った方向において、つながっていてもよい。
回転軸線aに沿った方向において、複数のパターン部Paは、間隔を置いて形成されている。但し、複数のパターン部Paは、回転軸線aに沿った方向において、つながっていてもよい。
ラジアル軸受面S11bは、プレーン面Sbと、複数のパターン部Pbと、を有している。プレーン面Sbは、滑らかな外周面を有している。複数のパターン部Pbは、プレーン面Sbを窪めて形成され、領域A2にて径大部11の外周面に全周に亘って並べられている。パターン部Pbは、周方向に対して斜線状に延出して配列されている。
回転軸線aに沿った方向において、複数のパターン部Pbは、間隔を置いて形成されている。但し、複数のパターン部Pbは、回転軸線aに沿った方向において、つながっていてもよい。
回転軸線aに沿った方向において、複数のパターン部Pbは、間隔を置いて形成されている。但し、複数のパターン部Pbは、回転軸線aに沿った方向において、つながっていてもよい。
各々のパターン部Pa及び各々のパターン部Pbは、数十μmの深さを有した溝で形成されている。複数のパターン部Pa及び複数のパターン部Pbは、それぞれヘリングボン・パターンを形作っている。このため、ラジアル軸受面S11a,S11bは、それぞれ凹凸面であり、液体金属LMを掻き込むことができ、液体金属LMによる動圧を発生し易くすることができる。
凹面S11cは、領域A3にて径大部11に形成されている。凹面S11dは、領域A4にて径大部11に形成されている。凹面S11eは、領域A5にて径大部11に形成されている。凹面S11c、凹面S11d、及び凹面S11eは、回転軸線aに沿った方向に互いに間隔を置いて位置し、ラジアル軸受面S11a及びラジアル軸受面S11bから外れている。
凹面S11cは、回転軸線aに沿った方向にて、ラジアル軸受面S11a及びラジアル軸受面S11bのそれぞれと並んでいる。凹面S11dは、回転軸線aに沿った方向にて、ラジアル軸受面S11aと並んでいる。凹面S11eは、回転軸線aに沿った方向にて、ラジアル軸受面S11bと並んでいる。凹面S11c,S11d,S11eは、それぞれ、滑らかな外周面であり、プレーン面である。
凹面S11c、凹面S11d、及び凹面S11eは、ラジアル軸受面S11a及びラジアル軸受面S11bに比べて窪んで形成されている。言い換えると、凹面S11c,S11d,S11eは、ラジアル軸受面S11a,S11bの仮想の延長面Seより回転軸線a側に位置している。さらに言い換えると、固定シャフト10において、凹面S11c,S11d,S11eが形成される区間の外径DO2は、ラジアル軸受面S11a,S11bが形成される区間の外径のうちの最小の外径DO1より小さい。
回転軸線aに垂直な方向にて、凹面(凹面S11c,S11d,S11e)と第2円筒22との間の隙間は、ラジアル軸受面S11a(プレーン面Sa)と第2円筒22との間の隙間より大きく、ラジアル軸受面S11b(プレーン面Sb)と第2円筒22との間の隙間より大きい。
本第1の実施形態において、回転軸線aに垂直な方向にて、ラジアル軸受面S11a(プレーン面Sa)と第2円筒22との間の隙間、及びラジアル軸受面S11b(プレーン面Sb)と第2円筒22との間の隙間は、それぞれ10乃至40μmである。なお、上記隙間は、10μm未満となってもよい。また、回転軸線aに垂直な方向にて、凹面(凹面S11c,S11d,S11e)と第2円筒22との間の隙間は、0.1乃至3mmである。
凹面S11cと第2円筒22との間の空間、凹面S11dと第2円筒22との間の空間、及び凹面S11eと第2円筒22との間の空間を、液体金属LMを収容するリザーバとして機能させることができる。各々のラジアル軸受面S11a,S11bに両隣から液体金属LMを供給できるため、軸受隙間における液体金属LMの枯渇を抑制することができる。
軸受隙間で液体金属LMが稀薄になり、又は液体金属LMが存在しなくなる場合に生じるラジアル軸受面同士の接触を抑制することができる。さらに、軸受面の少なくとも一方が削られてなる異物の発生自体を抑制することができるため、異物の液体金属LMへの混入を抑制することができる。
第1径小部12は、径大部11より外径の小さい円柱状に形成され、径大部11の一端側に位置している。第1径小部12は、スラスト軸受面S11iより回転軸線a側に位置している。
第2径小部13は、径大部11より外径の小さい円柱状に形成され、径大部11の他端側に位置している。第2径小部13は、スラスト軸受面S11jより回転軸線a側に位置している。
固定シャフト10は、第1底面10b1と、第2底面10b2と、熱伝達部10aと、を含んでいる。第2底面10b2は、回転軸線aに沿った方向において第1底面10b1の反対側に位置している。本第1の実施形態において、第1底面10b1は第1径小部12に位置し、第2底面10b2は第2径小部13に位置している。
熱伝達部10aは、回転軸線aに沿って延在し、第1底面10b1及び第2底面10b2の少なくとも一方に開口している。本第1の実施形態において、熱伝達部10aは、熱伝達穴であり、第2底面10b2に開口している。熱伝達部10aは、冷媒の流路を形成している。熱伝達部10aは、強制対流にて内部を流れる冷媒に熱を伝達する。本第1の実施形態において、冷媒は冷却液Lである。水冷又は油冷にてX線管1の陽極ターゲット50の冷却率を向上させることができる。但し、冷媒は空気であってもよく、空冷にて陽極ターゲット50の冷却率を向上させてもよい。
熱伝達部10aは、少なくとも領域A1に位置していた方が望ましい。これにより、固定シャフト10のうち、陽極ターゲット50の熱が伝わり易い個所を冷却することができる。
図5及び図6に示すように、回転体20は、固定シャフト10を中心に回転自在に構成されている。回転体20は、第1円筒21と、第2円筒22と、第1制限部材23と、第2制限部材24と、筒部25と、を備えている。第1円筒21、第2円筒22、第1制限部材23、及び第2制限部材24は、それぞれFe合金やMo合金等の金属で形成されている。筒部25は、銅(Cu)又は銅合金等の金属で形成されている。回転体20において、第1円筒21は外側に位置する外円筒であり、第2円筒22は相対的に内側に位置する内円筒である。
第1円筒21は、回転軸線aに沿って延出し、筒状に形成され、固定シャフト10(径大部11)を囲んで位置している。本第1の実施形態において、第1円筒21は、全長に亘って均一な内径及び外径を有している。
図5、図6、及び図8に示すように、第2円筒22は、回転軸線aに沿って延出し、筒状に形成されている。第2円筒22は、固定シャフト10と第1円筒21との間に位置している。本第1の実施形態において、第2円筒22は、全長に亘って均一な内径及び外径を有している。第2円筒22の内径は固定シャフト10(径大部11)より大きく、第2円筒22の外径は第1円筒21の内径より小さい。
第2円筒22は、内周面にラジアル軸受面S22を含んでいる。ラジアル軸受面S22は、少なくとも領域A1及び領域A2に位置している。本第1の実施形態において、ラジアル軸受面S22は、滑らかな内周面であり、プレーン面である。第2円筒22と固定シャフト10との間の隙間、及び第2円筒22と第1円筒21との間の隙間の分、第2円筒22は、固定シャフト10及び第1円筒21の各々に対して偏心した位置に移動可能である。第2円筒22は、第1円筒21に対して相対的に回転しないように回転動作が制限されている。そのため、第2円筒22の回転速度は、第1円筒21の回転速度と同一である。
回転軸線aに沿った方向において、第2円筒22の長さは、径大部11の長さより短い。第2円筒22の長さは、後述するラジアルすべり軸受及びスラストすべり軸受の機能を損なうことの無いよう、調整されている。
第2円筒22は、第1端面22e1と、第2端面22e2と、1以上の凹部22rと、を含んでいる。第1端面22e1は、第2円筒22のうち回転軸線aに沿った方向の端に位置している。第2端面22e2は、第2円筒22のうち回転軸線aに沿った方向の端に位置し、第1端面22e1の反対側にある。本実施形態において、第2円筒22は、3つの凹部22rを有している。これらの凹部22rは、周方向に互いに間隔を置いて位置している。各々の凹部22rは、第1端面22e1に開口し、回転軸線aに沿った方向に凹んでいる。
本第1の実施形態において、回転軸線aに垂直な方向にて、第1円筒21と第2円筒22との間の隙間は、10乃至40μmである。
本第1の実施形態において、回転軸線aに垂直な方向にて、第1円筒21と第2円筒22との間の隙間は、10乃至40μmである。
図5、図6、及び図9に示すように、第1制限部材23は、第1部材23aと、1以上の第2部材23bと、を有している。本実施形態において、第1制限部材23は、3つの第2部材23bを有している。第1部材23aは、円環状の形状を有し、第1円筒21に固定されている。例えば、本第1の実施形態のように、第1円筒21に対する第1部材23aの相対的な位置を固定するため、第1部材23aの外周側に環状の段差部が形成されてもよい。第1部材23aの段差部を第1円筒21に嵌合させることができる。
回転軸線aに沿った方向にて、第1部材23aを第1円筒21に押圧した状態に保持することで、第1部材23aを第1円筒21に固定することができる。又は、溶接やろう接により第1部材23aを第1円筒21に固定したり、ねじを用いて第1部材23aを第1円筒21に取り外し可能に固定したり、してもよい。
第1部材23aは、第2円筒22の第1端面22e1と対向している。これにより、第1部材23aは、回転軸線aに沿った方向の第2円筒22の移動を制限することができる。第1部材23aは、回転軸線aに沿った方向に固定シャフト10のスラスト軸受面S11iと対向したスラスト軸受面S23aを含んでいる。スラスト軸受面S23aは、第1部材23aの内周側に位置し、環状の形状を有している。なお、図9において、スラスト軸受面S23aにはドットパターンを付している。
各々の第2部材23bは、第1部材23aから回転軸線aに沿った方向に突出している。第2部材23bは、第2円筒22の凹部22rに一対一で対応して設けられている。各々の第2部材23bは、第2円筒22の凹部22rに嵌合している。本第1の実施形態において、第2部材23bと凹部22rとの間には嵌合のための十分な隙間が確保されている。そのため、締り嵌めを利用すること無しに、第2部材23bを凹部22rに嵌合させることができる。また、第2部材23bと凹部22rとの間の隙間を、液体金属LMの循環路に利用することができる。
第2部材23bは、第2円筒22の凹部22rとともに第2円筒22の回転動作を制限するように構成されている。第2円筒22は、第1円筒21に対して回転しないように制限されている。
第1制限部材23(第1部材23a)と固定シャフト10(第1径小部12)との間の隙間(クリアランス)は、回転体20の回転を維持するとともに液体金属LMの漏洩を抑制できる値に設定されている。以上のことから、上記隙間は僅かであり、第1部材23aはラビリンスシールリング(labyrinth seal ring)として機能するものである。
図5及び図6に示すように、第2制限部材24は、円環状の形状を有し、第1円筒21に固定されている。本第1の実施形態において、第2制限部材24は、第1円筒21と同一材料で一体成形されている。第2制限部材24は、第2円筒22の第2端面22e2と対向している。これにより、第2制限部材24は、回転軸線aに沿った方向の第2円筒22の移動を制限することができる。
第2制限部材24は、回転軸線aに沿った方向に固定シャフト10のスラスト軸受面S11jと対向したスラスト軸受面S24を含んでいる。スラスト軸受面S24は、第2制限部材24の内周側に位置し、環状の形状を有している。
また、第2制限部材24と固定シャフト10(第2径小部13)との間の隙間(クリアランス)は、回転体20の回転を維持するとともに液体金属LMの漏洩を抑制できる値に設定されている。以上のことから、上記隙間は僅かであり、第2制限部材24はラビリンスシールリングとして機能するものである。
筒部25は、第1円筒21の外周面と接合され、第1円筒21に固着されている。なお、図6において、筒部25の図示を省略している。
すべり軸受ユニットUに組立てる際、第1円筒21と第2制限部材24との一体物の内部に第2円筒22を挿入し、続いて、第2円筒22に固定シャフト10を嵌合する。その後、第1制限部材23で蓋をするため、第1制限部材23を第1円筒21に固定する。
すべり軸受ユニットUに組立てる際、第1円筒21と第2制限部材24との一体物の内部に第2円筒22を挿入し、続いて、第2円筒22に固定シャフト10を嵌合する。その後、第1制限部材23で蓋をするため、第1制限部材23を第1円筒21に固定する。
本実施形態において、第2制限部材24は第1円筒21と一体に形成され、第1制限部材23は第1円筒21から物理的に独立した蓋である。
但し、第1制限部材23は第1円筒21と一体に形成され、第2制限部材24は第1円筒21から物理的に独立した蓋であってもよい。
又は、第1制限部材23及び第2制限部材24は、それぞれ第1円筒21から物理的に独立した蓋であってもよい。
但し、第1制限部材23は第1円筒21と一体に形成され、第2制限部材24は第1円筒21から物理的に独立した蓋であってもよい。
又は、第1制限部材23及び第2制限部材24は、それぞれ第1円筒21から物理的に独立した蓋であってもよい。
固定シャフト10及び回転体20は、全対向領域で、互いに隙間を置いて設けられている。径大部11は回転体20で覆われている。第1径小部12及び第2径小部13は回転体20の外側に突出している。固定シャフト10は回転体20を回転可能に支持している。
液体金属LMは、固定シャフト10(径大部11)と、第1円筒21と、第2円筒22と、第1制限部材23と、第2制限部材24と、の間の複数の隙間に充填されている。液体金属LMは、GaIn(ガリウム・インジウム)合金又はGaInSn(ガリウム・インジウム・錫)合金等の材料を利用することができる。液体金属LMは、上記複数の隙間に適量充填されている。回転体20の回転動作時、液体金属LMの回転軸線a側の液面は、ラジアル軸受面S11a,S11bより回転軸線a側に位置している。これにより、軸受隙間における液体金属LMの枯渇を抑制することができる。
液体金属LMは、固定シャフト10の軸受面及び回転体20の軸受面とともに動圧形のすべり軸受を形成している。
液体金属LMは、ラジアル軸受面S11a及びラジアル軸受面S22とともに動圧形のラジアルすべり軸受Baを形成している。ラジアルすべり軸受Baは、領域A1に位置している。
液体金属LMは、ラジアル軸受面S11b及びラジアル軸受面S22とともに動圧形のラジアルすべり軸受Bbを形成している。ラジアルすべり軸受Bbは、領域A2に位置している。
液体金属LMは、スラスト軸受面S11i及びスラスト軸受面S23aとともに動圧形のスラストすべり軸受Bcを形成している。
液体金属LMは、スラスト軸受面S11j及びスラスト軸受面S24とともに動圧形のスラストすべり軸受Bdを形成している。
液体金属LMは、ラジアル軸受面S11a及びラジアル軸受面S22とともに動圧形のラジアルすべり軸受Baを形成している。ラジアルすべり軸受Baは、領域A1に位置している。
液体金属LMは、ラジアル軸受面S11b及びラジアル軸受面S22とともに動圧形のラジアルすべり軸受Bbを形成している。ラジアルすべり軸受Bbは、領域A2に位置している。
液体金属LMは、スラスト軸受面S11i及びスラスト軸受面S23aとともに動圧形のスラストすべり軸受Bcを形成している。
液体金属LMは、スラスト軸受面S11j及びスラスト軸受面S24とともに動圧形のスラストすべり軸受Bdを形成している。
第2円筒22の第1端面22e1(凹部22r)と第1制限部材23との間の隙間は、固定シャフト10と第2円筒22との間の隙間と、第1円筒21と第2円筒22との間の隙間と、につなげられ、液体金属LMの循環路を構成している。第2円筒22の第2端面22e2と第2制限部材24との間の隙間は、固定シャフト10と第2円筒22との間の隙間と、第1円筒21と第2円筒22との間の隙間と、につなげられ、液体金属LMの循環路を構成している。
上記のことから、液体金属LMは、固定シャフト10(径大部11)と、第1円筒21と、第2円筒22と、第1制限部材23と、第2制限部材24と、の間の複数の隙間を移動可能である。
陽極ターゲット50は、円環状に形成され、固定シャフト10、第1円筒21、及び第2円筒22と同軸的に設けられている。陽極ターゲット50は、陽極ターゲット本体51と、陽極ターゲット本体51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。陽極ターゲット本体51は、円環状に形成されている。陽極ターゲット本体51は、第1円筒21の外周面を囲み、第1円筒21に固定されている。本実施形態において、陽極ターゲット本体51は、第1円筒21に固着されている。
陽極ターゲット本体51は、モリブデン、タングステン、あるいはこれらを用いた合金で形成されている。ターゲット層52を形成する金属の融点は、陽極ターゲット本体51を形成する金属の融点と同一、又は陽極ターゲット本体51を形成する金属の融点より高い。本第1の実施形態において、陽極ターゲット本体51はモリブデン合金で形成され、ターゲット層52はタングステン合金で形成されている。
陽極ターゲット50は、回転体20とともに回転可能である。ターゲット層52のターゲット面S52に電子が衝突すると、ターゲット面S52に焦点が形成される。これにより、陽極ターゲット50は、焦点からX線を放出する。
ここで、固定シャフト10、第1円筒21、第2円筒22、及び陽極ターゲット本体51の材質について説明する。
第1円筒21及び第2円筒22の材料の選択の自由度は高い。そのため、第2円筒22は、第1円筒21と同一の材料で形成されてもよく、第1円筒21と異なる材料で形成されてもよい。
第1円筒21及び第2円筒22の材料の選択の自由度は高い。そのため、第2円筒22は、第1円筒21と同一の材料で形成されてもよく、第1円筒21と異なる材料で形成されてもよい。
第2円筒22は、固定シャフト10と同一の材料で形成されてもよい。第2円筒22の熱膨張率と、固定シャフト10の熱膨張率とを一致させることができる。例えば、ラジアル軸受隙間の変動を抑制することができる。
第1円筒21は、固定シャフト10と同一の材料で形成されてもよい。第1円筒21の熱膨張率と、固定シャフト10の熱膨張率とを一致させることができる。例えば、スラスト軸受隙間の変動を抑制することができる。
第1円筒21は、固定シャフト10と同一の材料で形成されてもよい。第1円筒21の熱膨張率と、固定シャフト10の熱膨張率とを一致させることができる。例えば、スラスト軸受隙間の変動を抑制することができる。
なお、固定シャフト10は、第1円筒21と異なる材料で形成されてもよく、第2円筒22と異なる材料で形成されてもよい。例えば、固定シャフト10を第1円筒21より軟らかい金属で形成したり、固定シャフト10を第2円筒22より軟らかい金属で形成したり、することができる。固定シャフト10を加工し易くなるため、固定シャフト10の生産性の向上を図ることができる。
陽極ターゲット本体51が第1円筒21の外周面に間隔を置いて位置している場合、第1円筒21は、陽極ターゲット本体51と同一の材料で形成されてもよく、陽極ターゲット本体51と異なる材料で形成されてもよい。
陽極ターゲット本体51が第1円筒21の外周面につなげられ、陽極ターゲット本体51が第1円筒21の外周面に固着されている場合、第1円筒21は、陽極ターゲット本体51と同一の材料で形成されている。陽極ターゲット本体51の熱膨張率と、第1円筒21の熱膨張率とを一致させることができる。例えば、第1円筒21から陽極ターゲット本体51が外れたり、第1円筒21及び陽極ターゲット本体51の少なくとも一方が破損したり、する事態を抑制することができる。
陽極ターゲット本体51が第1円筒21の外周面につなげられ、陽極ターゲット本体51が第1円筒21の外周面に固着されている場合、第1円筒21は、陽極ターゲット本体51と同一の材料で形成されている。陽極ターゲット本体51の熱膨張率と、第1円筒21の熱膨張率とを一致させることができる。例えば、第1円筒21から陽極ターゲット本体51が外れたり、第1円筒21及び陽極ターゲット本体51の少なくとも一方が破損したり、する事態を抑制することができる。
図5に示すように、陰極60は、陽極ターゲット50のターゲット層52に間隔を置き、ターゲット層52に対向配置されている。陰極60は、外囲器70の内壁に取付けられている。陰極60は、ターゲット層52に照射する電子を放出する電子放出源としてのフィラメント61を有している。
外囲器70は、円筒状に形成されている。外囲器70はガラス、セラミック及び金属で形成されている。外囲器70において、陽極ターゲット50と対向した個所の外径は、筒部25と対向した個所の外径より大きい。外囲器70は開口部71,72を有している。外囲器70は、密閉され、すべり軸受ユニットU、陽極ターゲット50、及び陰極60を収容している。外囲器70の内部は真空状態(減圧状態)に維持されている。
外囲器70の気密状態を維持するよう、開口部71は固定シャフト10の一端部(第1径小部12)に気密に接合され、開口部72は固定シャフト10の他端部(第2径小部13)に気密に接合されている。この実施の形態において、X線管1は、両端支持軸受構造を採用している。外囲器70は、固定シャフト10の第1径小部12及び第2径小部13を固定している。すなわち、第1径小部12及び第2径小部13は、軸受の両持ち支持部として機能している。
X線管1は、固定シャフト10の内部に設けられた管部40を備えている。円環部16は、固定シャフト10の第2底面10b2に液密に接合されている。管部40は、外周面が円環部16の開口部に液密に接合され、固定シャフト10の外部に延出している。固定シャフト10は、管部40とともに冷却液Lの流路を形成している。
管部40は、この内部に冷却液を取り入れる取入口40aと、冷却液Lを固定シャフト10の内部に吐き出す吐出口40bを有している。取入口40aは、固定シャフト10の第2底面10b2から外部に延出した側に位置している。また吐出口40bは、回転軸線aに沿った方向にて、熱伝達部10aの底面に隙間を置いて位置している。
外囲器70の外側において、固定シャフト10には開口部が形成され、この開口部には管部45が液密に接合されている。管部45は、冷却液Lを外部に取り出す取出口45aを有している。以上のことから、X線管1の内部を循環する冷却液Lは、取入口40aから取り入れられ、管部40の内部を通り、吐出口40bから固定シャフト10の内部に吐出され、管部40及び固定シャフト10の間を通り、管部45の取出口45aから取り出される。なお、上記冷却液Lは、逆方向に循環してもよい。この場合、管部45が冷却液Lの取入口を形成し、管部40が冷却液Lの取出口を形成する。
ステータコイル2は、回転体20の外周面、より詳しくは筒部25の外周面に対向して外囲器70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。ステータコイル2は、筒部25(回転体20)に与える磁界を発生して回転体20及び陽極ターゲット50を回転させる。
上記のようにX線管1を備えたX線管装置が形成されている。
上記のようにX線管1を備えたX線管装置が形成されている。
上記X線管装置の動作状態において、ステータコイル2は回転体20(特に筒部25)に与える磁界を発生するため、第2円筒22は回転する。これにより、第1円筒21及び陽極ターゲット50も一緒に回転する。また、陰極60に電流が与えられ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。
これにより、陰極60と陽極ターゲット50との間に電位差が生じる。フィラメント61は電子を放出する。この電子は、加速され、ターゲット面S52に衝突する。これにより、ターゲット面S52に焦点が形成され、焦点は電子と衝突するときにX線を放出する。陽極ターゲット50に衝突した電子(熱電子)は、X線に変換され、残りは熱エネルギに変換される。なお、陰極60の電子放出源としては、フィラメントに限定されるものではなく、例えばフラットエミッタであってもよい。また、X線管1は、熱陰極X線管ではなく、冷陰極X線管であってもよい。
図10は、本第1の実施形態に係るX線管1の一部を示す拡大断面図であり、陽極ターゲット50に熱が入力され、陽極ターゲット50が冷却されるまでの状態を示す図である。
図10に示すように、陽極ターゲット50に熱が発生すると、陽極ターゲット50は熱膨張する。すると、陽極ターゲット50と一体、又は陽極ターゲット50と強固に結合した部分に熱膨張による応力が伝搬し、熱変形が発生する。本第1の実施形態において、第1円筒21のうち領域A1に位置する部分で熱変形が発生し易い。例えば、第1円筒21のうち領域A1に位置する部分は、半径方向の外側に最大で100μm拡張され得る。
図10に示すように、陽極ターゲット50に熱が発生すると、陽極ターゲット50は熱膨張する。すると、陽極ターゲット50と一体、又は陽極ターゲット50と強固に結合した部分に熱膨張による応力が伝搬し、熱変形が発生する。本第1の実施形態において、第1円筒21のうち領域A1に位置する部分で熱変形が発生し易い。例えば、第1円筒21のうち領域A1に位置する部分は、半径方向の外側に最大で100μm拡張され得る。
しかしながら、本第1の実施形態において、第2円筒22は、第1円筒21に対して物理的に固定されていない。第2円筒22は、第1円筒21との間に隙間を置いている。第2円筒22は、第1円筒21に強固に結合されていないため、第1円筒21の変形による応力は、第2円筒22に伝搬し難い。陽極ターゲット50の熱膨張に起因した第2円筒22の変形を抑制することができ、軸受性能の低下を抑制することができる。
また、第1円筒21と第2円筒22との間の体積が増加するため、遠心力により液体金属LMは第1円筒21側に集まり、径大部11側に真空空間が発生する。しかし、凹面S11c,S11d,S11eにより、予め液体金属LMのリザーバ空間を形成しているため、第1円筒21と第2円筒22との間の隙間や、軸受隙間に液体金属LMを供給することができる。上記のことからも、軸受性能の低下を抑制することができる。また、陽極ターゲット50から径大部11側への熱伝達は阻害されない。
なお、第2部材23bを凹部22rに嵌合させる場合、本第1の実施形態と異なり、締り嵌めを利用して、第2部材23bを凹部22rに嵌合させてもよい。この場合も、陽極ターゲット50の熱膨張に起因した第2円筒22の変形を抑制することができる。なぜなら、陽極ターゲット50が熱膨張しても第1円筒21の端部は変形し難く、第2円筒22が第1円筒21のうち変形し難い端部に間接に固定されるためである。
上記のように、締り嵌めにより、第1円筒21に対する第2円筒22の相対的な位置を固定してもよい。その場合、第2円筒22を、第1円筒21に対して偏心した位置に移動できなくすることができる。なお、第1円筒21に対する第2円筒22の相対的な位置を固定する手法は、締り嵌めに限定されるものではなく、ろう接によって行ったり、溶接によって行ったり、ねじを用いて行ったり、してもよい。
本実施形態では、第2円筒22のうち第1端面22e1側の端部を、第1制限部材23を介して第1円筒21に間接に固定している。
但し、第1円筒21に対する第2円筒22の相対的な位置を固定するため、第2円筒22のうち第1端面22e1側の端部を固定しなくともよい。第2円筒22のうち第2端面22e2側の端部を、第2制限部材24を介して第1円筒21に間接に固定してもよい。第1端面22e1より第2端面22e2までの方が陽極ターゲット50からの熱伝達パスの長いため、第2円筒22の変形を、一層、抑制することができる。
但し、第1円筒21に対する第2円筒22の相対的な位置を固定するため、第2円筒22のうち第1端面22e1側の端部を固定しなくともよい。第2円筒22のうち第2端面22e2側の端部を、第2制限部材24を介して第1円筒21に間接に固定してもよい。第1端面22e1より第2端面22e2までの方が陽極ターゲット50からの熱伝達パスの長いため、第2円筒22の変形を、一層、抑制することができる。
又は、第2円筒22のうち第1端面22e1側の端部を、第1制限部材23を介して第1円筒21に間接に固定し、かつ、第2円筒22のうち第2端面22e2側の端部を、第2制限部材24を介して第1円筒21に間接に固定してもよい。
上記のように構成された第1の実施形態に係るX線管装置によれば、X線管装置は、回転陽極型のX線管1を備えている。X線管1は、すべり軸受ユニットUと、陽極ターゲット50と、陰極60と、外囲器70と、を備えている。すべり軸受ユニットUは、回転軸線aに沿って延在し外周面にラジアル軸受面S11a,S11bを含む固定シャフト10と、固定シャフト10を中心に回転自在な回転体20と、液体金属LMと、を備えている。
回転体20は、第1円筒21と、第2円筒22と、を有している。第1円筒21は、回転軸線aに沿って延出して筒状に形成され、固定シャフト10を囲んで位置している。第2円筒22は、回転軸線aに沿って延出して筒状に形成され、固定シャフト10と第1円筒21との間に位置し、内周面にラジアル軸受面S22を含み、第1円筒21に対して相対的に回転しないように回転動作が制限されている。第2円筒22は、固定シャフト10及び第1円筒21の各々に対して偏心した位置に移動可能であってもよい。
液体金属LMは、固定シャフト10と第1円筒21と第2円筒22との間の複数の隙間に充填され、ラジアル軸受面S11a及びラジアル軸受面S22とともに動圧形のラジアルすべり軸受Baを形成し、ラジアル軸受面S11b及びラジアル軸受面S22とともに動圧形のラジアルすべり軸受Bbを形成している。陽極ターゲット50は、第1円筒21の外周面を囲み、第1円筒21に固定されている。
回転体20は、二重円筒構造を有している。陽極ターゲット50と強固に結合される又は陽極ターゲット50と一体に形成される第1円筒21と、ラジアルすべり軸受Ba,Bbを形成する第2円筒22とは、物理的に独立している。第2円筒22は、陽極ターゲット50の熱膨張による悪影響を受け難い。
上記のように構成された第1の実施形態に係るX線管装置によれば、良好な軸受動作を得ることができるすべり軸受ユニットU及びこのすべり軸受ユニットUを備えたX線管1を得ることができる。
上記のように構成された第1の実施形態に係るX線管装置によれば、良好な軸受動作を得ることができるすべり軸受ユニットU及びこのすべり軸受ユニットUを備えたX線管1を得ることができる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第2の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。図11は、本第2の実施形態に係るX線管装置の一部を示す拡大断面図である。
次に、第2の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第2の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。図11は、本第2の実施形態に係るX線管装置の一部を示す拡大断面図である。
図11に示すように、第2円筒22は、複数の循環孔h22をさらに有している。各々の循環孔h22は、第2円筒22の外周面から内周面まで貫通している。本第2の実施形態において、各々の循環孔h22は、回転軸線aに垂直な方向に直線的に延在している。各々の循環孔h22は、ラジアル軸受面S11a及びラジアル軸受面S22が対向する領域A1と、ラジアル軸受面S11b及びラジアル軸受面S22が対向する領域A2と、から外れて位置している。
複数の循環孔h22は、領域A3,A4,A5に位置し、回転軸線aに沿った方向に間隔を置いて設けられている。なお、図示しないが、複数の循環孔h22は、各々の領域A3,A4,A5にて、周方向に間隔を置いて設けられてもよい。
複数の循環孔h22は、固定シャフト10と第2円筒22との間の隙間と、第1円筒21と第2円筒22との間の隙間と、につなげられ、液体金属LMの循環路を構成している。そのため、上記両方の隙間の間における液体金属LMの移動を迅速に行うことができる。
上記のように構成された第2の実施形態によれば、上記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。そして、良好な軸受動作を得ることができるすべり軸受ユニットU及びこのすべり軸受ユニットUを備えたX線管1を得ることができる。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第3の実施形態で説明する構成以外、上記第2の実施形態と同様に構成されている。図12は、本第3の実施形態に係るX線管装置の一部を示す拡大断面図である。
次に、第3の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第3の実施形態で説明する構成以外、上記第2の実施形態と同様に構成されている。図12は、本第3の実施形態に係るX線管装置の一部を示す拡大断面図である。
図12に示すように、固定シャフト10(径大部11)は、複数の溝部11rをさらに有している。各々の溝部11rは、凹面S11c、凹面S11d、又は凹面S11eに開口し、回転軸線a側に窪んでいる。本第3の実施形態において、各々の溝部11rは、径大部11の全周に亘って形成されていない。複数の溝部11rは、循環孔h22と対向した領域に設けられ、回転軸線aに沿った方向及び周方向に互いに間隔を置いて設けられている。
但し、溝部11rは、径大部11の全周に亘って形成されてもよい。また、第2円筒22は、循環孔h22無しに形成されてもよい。
上記のように構成された第3の実施形態によれば、上記第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。そして、良好な軸受動作を得ることができるすべり軸受ユニットU及びこのすべり軸受ユニットUを備えたX線管1を得ることができる。
上記のように構成された第3の実施形態によれば、上記第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。そして、良好な軸受動作を得ることができるすべり軸受ユニットU及びこのすべり軸受ユニットUを備えたX線管1を得ることができる。
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第4の実施形態で説明する構成以外、上記第2の実施形態と同様に構成されている。図13は、本第4の実施形態に係るX線管装置を示す断面図である。図14は、図13に示した固定シャフト10を示す斜視図である。
次に、第4の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第4の実施形態で説明する構成以外、上記第2の実施形態と同様に構成されている。図13は、本第4の実施形態に係るX線管装置を示す断面図である。図14は、図13に示した固定シャフト10を示す斜視図である。
図13及び図14に示すように、固定シャフト10は、収容部と、循環孔と、を有している。収容部は、固定シャフト10の内部に設けられ、液体金属LMを収容する。循環孔は、固定シャフト10の収容部から外周面まで貫通し、ラジアル軸受面S11a,S11bから外れて位置している。本第4の実施形態において、固定シャフト10は、収容部10cと、収容部10dと、収容部10eと、複数の循環孔h11と、を有している。
収容部10c,10d,10eは、それぞれ、固定シャフト10の内部に設けられ、回転軸線aに沿った方向に直線的に延在した貫通穴で形成されている。本第4の実施形態において、収容部10c,10d,10eは、少なくとも領域A4から領域A5まで延在している。収容部10c,10d,10eは、周方向に間隔を置いて設けられている。第1底面10b1に位置する収容部10c,10d,10eの開口はシール材15で封止され、X線管1の外側に液体金属LMが漏れ出さないようにしている。
複数の循環孔h11は、収容部10c、収容部10d、又は収容部10eに連通され、回転軸線aに垂直な方向に直線的に延在している。複数の循環孔h11は、凹面S11c、凹面S11d、及び凹面S11eの何れか1つに開口している。循環孔h11は、収容部10c,10d,10eと、固定シャフト10と第2円筒22との間の隙間と、の間で液体金属LMを循環させることができる。
収容部10c,10d,10eを、液体金属LMを収容するリザーバとして機能させることができる。そのため、収容部10c,10d,10eに一時的に収容された液体金属LMを、固定シャフト10と第2円筒22との間の隙間に供給することができ、ひいては第1円筒21と第2円筒22との間の隙間に供給することができる。
本第4実施形態において、循環孔h11は、回転軸線aに沿った方向及び周方向に互いに間隔を置いて設けられている。循環孔h11は、対応する循環孔h22と同一直線上に位置している。但し、循環孔h11は、循環孔h22と同一直線上に位置していなくともよい。また、複数の循環孔h11は、領域A3、領域A4、及び領域A5の全ての領域に設けられていなくともよい。例えば、複数の循環孔h11は、領域A3のみに設けられ、凹面S11cのみに開口してもよい。
なお、循環孔h11は、ラジアル軸受面S11a,S11bの少なくとも一方に位置してもよい。
なお、循環孔h11は、ラジアル軸受面S11a,S11bの少なくとも一方に位置してもよい。
上記のように構成された第4の実施形態によれば、上記第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、軸受隙間における液体金属LMの枯渇を、一層、抑制することができる。そして、良好な軸受動作を得ることができるすべり軸受ユニットU及びこのすべり軸受ユニットUを備えたX線管1を得ることができる。
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第5の実施形態で説明する構成以外、上記第3の実施形態と同様に構成されている。図15は、本第5の実施形態に係るX線管装置の一部を示す拡大断面図である。
次に、第5の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第5の実施形態で説明する構成以外、上記第3の実施形態と同様に構成されている。図15は、本第5の実施形態に係るX線管装置の一部を示す拡大断面図である。
図15に示すように、第2円筒22は、外径寸法の異なる複数の領域を有してもよい。第1円筒21の内径は、全長に亘って均一である。上記のことから、回転軸線aに沿った方向において、第1円筒21と第2円筒22との間の隙間が異なる複数の領域Aa,Ab,Ac,Ad,Ae,Af,Agが存在する。第2円筒22は、複数の凹面22cを有している。複数の凹面22cは、領域Ab,Ad,Afのそれぞれにて、第2円筒22の外周面に全周に亘って形成されている。凹面22cは、回転軸線a側に窪んで形成されている。
循環孔h22は、凹面22cに開口している。
循環孔h22は、凹面22cに開口している。
ここで、領域Aa,Agのそれぞれにおける第1円筒21と第2円筒22との間の隙間をg1、領域Ac,Aeのそれぞれにおける第1円筒21と第2円筒22との間の隙間をg2、領域Ab,Ad,Afのそれぞれにおける第1円筒21と第2円筒22との間の隙間をg3、とする。
すると、g1≦g2<g3である。本第5の実施形態において、g1=g2であるが、g1<g2としてもよい。これにより、領域Aa,Agにて、第1円筒21と第2円筒22との位置合わせを行うことができる。領域Ac,Aeにて、第1円筒21から第2円筒22へ熱を伝達する経路とすることができる。領域Ab,Ad,Afにて、液体金属LMを収容するリザーバとして機能させることができる。
なお、g2<g3=g1であってもよい。言い換えると、領域Aa,Agのそれぞれにおける第2円筒22の外径は、領域Ab,Ad,Afのそれぞれにおける第2円筒22の外径と同一であってもよい。
第2円筒22は、領域Acにて外径DO3を有し、領域Adにて外径DO4を有している。外径DO3は、第2円筒22のうち陽極ターゲット50で囲まれた領域の外径でもある。外径DO4は、第2円筒22のうち領域Ac(陽極ターゲット50で囲まれた領域)に隣り合う領域の外径でもある。外径DO3は、外径DO4より大きい。
上記のように構成された第5の実施形態によれば、上記第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。そして、良好な軸受動作を得ることができるすべり軸受ユニットU及びこのすべり軸受ユニットUを備えたX線管1を得ることができる。
(第6の実施形態)
次に、第6の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第6の実施形態で説明する構成以外、上記第5の実施形態と同様に構成されている。図16は、本第6の実施形態に係るX線管装置の一部を示す拡大断面図である。
次に、第6の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第6の実施形態で説明する構成以外、上記第5の実施形態と同様に構成されている。図16は、本第6の実施形態に係るX線管装置の一部を示す拡大断面図である。
図16に示すように、第1円筒21は、内径寸法の異なる複数の部分を有している。第1円筒21は、内径DI1を有する第1部分21Aと、内径DI2を有する第2部分21Bと、を有している。内径DI1は、内径DI2より大きい。第1部分21Aは、領域Aa,Ab,Ac,Adに位置している。第2部分21Bは、領域Ae,Af,Agに位置している。
第2円筒22は、外径寸法の異なる複数の部分を有している。第2円筒22は、外径DO5を有する第1部分22Aと、外径DO5より小さい外径DO6を有する第2部分22Bと、を備えている。第1部分22Aは、領域Aa,Ab,Acに位置している。第2部分22Bは、領域Ad,Ae,Af,Agに位置している。
ここで、領域Aa,Agのそれぞれにおける第1円筒21と第2円筒22との間の隙間をg1、領域Ac,Aeのそれぞれにおける第1円筒21と第2円筒22との間の隙間をg2、領域Ab,Ad,Afのそれぞれにおける第1円筒21と第2円筒22との間の隙間をg3、とする。
すると、g1≦g2<g3である。本第6の実施形態において、g1=g2であるが、g1<g2としてもよい。これにより、領域Aa,Agにて、第1円筒21と第2円筒22との位置合わせを行うことができる。領域Ac,Aeにて、第1円筒21から第2円筒22へ熱を伝達する経路とすることができる。領域Ab,Ad,Afにて、液体金属LMを収容するリザーバとして機能させることができる。
上記のように、第1円筒21は相対的に大きい内径DI1を有する第1部分21Aを有し、第2円筒22は相対的に小さい外径DO6を有する第2部分22Bを有している。そのため、すべり軸受ユニットUに組立てる際、第1円筒21と第2制限部材24との一体物の内部に第2円筒22を挿入し易くすることができる。
上記のように構成された第6の実施形態によれば、上記第5の実施形態と同様の効果を得ることができる。第1部分21Aは相対的に大きい内径DI1を有するため、第1部分21Aと第1部分22Aとの間の隙間にて液体金属LMを枯渇し難くすることができる。言い換えると、陽極ターゲット50で囲まれた領域にて、第1円筒21と第2円筒22との間の隙間にて液体金属LMを枯渇し難くすることができる。そして、良好な軸受動作を得ることができるすべり軸受ユニットU及びこのすべり軸受ユニットUを備えたX線管1を得ることができる。
なお、上記第6の実施形態と異なり、第1円筒21は、全長に亘って内径が均一に形成されてもよい。言い換えると、第1円筒21は、全長に亘って内径DI1を有してもよい。その場合も、上記第6の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第7の実施形態)
次に、第7の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第7の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。図17は、本第7の実施形態に係るX線管装置の一部を示す拡大断面図である。なお、図17において、便宜上、凹部22r及び第2部材23bの図示を省略している。
次に、第7の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第7の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。図17は、本第7の実施形態に係るX線管装置の一部を示す拡大断面図である。なお、図17において、便宜上、凹部22r及び第2部材23bの図示を省略している。
図17に示すように、第2円筒22は、複数の凹面22cを有している。複数の凹面22cは、第2円筒22の外周面に全周に亘って形成されている。凹面22cは、回転軸線a側に窪んで形成されている。
X線管1は、円環状のバネ80を有している。本第7の実施形態において、X線管1は、2つのバネ80を有している。バネ80は、第1円筒21と第2円筒22との間に位置し、内側の端部が凹面22cを押圧し、外側の端部が第1円筒21の内周面を押圧している。
凹面22cと第1円筒21の内周面との間の隙間を、液体金属LMを収容するリザーバとして機能させたり、バネ80を配置する空間としたり、することができる。これにより、例えば、第1円筒21と第2円筒22との同軸を保つことができる。
上記のように構成された第7の実施形態によれば、上記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。そして、良好な軸受動作を得ることができるすべり軸受ユニットU及びこのすべり軸受ユニットUを備えたX線管1を得ることができる。
(第8の実施形態)
次に、第8の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第8の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。図18は、本第8の実施形態に係るX線管装置の一部を示す拡大断面図である。
次に、第8の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第8の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。図18は、本第8の実施形態に係るX線管装置の一部を示す拡大断面図である。
図18に示すように、第2円筒22は、さらに第2制限部材24によって回転動作が制限されてもよい。
第2円筒22は、1以上の凹部22tをさらに含んでいる。本第8の実施形態において、第2円筒22は、3つの凹部22tを有している。これらの凹部22tは、周方向に互いに間隔を置いて位置している。各々の凹部22tは、第2端面22e2に開口し、回転軸線aに沿った方向に凹んでいる。
第2円筒22は、1以上の凹部22tをさらに含んでいる。本第8の実施形態において、第2円筒22は、3つの凹部22tを有している。これらの凹部22tは、周方向に互いに間隔を置いて位置している。各々の凹部22tは、第2端面22e2に開口し、回転軸線aに沿った方向に凹んでいる。
第2制限部材24は、図9等に示した第1制限部材23と同様に構成されている。第2制限部材24は、第1部材24aと、1以上の第2部材24bと、を有している。本第8の実施形態において、第2制限部材24は、3つの第2部材24bを有している。第1部材24aは、円環状の形状を有し、第1円筒21に固定されている。
第1部材24aは、第2円筒22の第2端面22e2と対向している。これにより、第1部材24aは、回転軸線aに沿った方向の第2円筒22の移動を制限することができる。第1部材24aは、スラスト軸受面S24を含んでいる。スラスト軸受面S24は、第1部材24aの内周側に位置し、環状の形状を有している。
各々の第2部材24bは、第1部材24aから回転軸線aに沿った方向に突出している。第2部材24bは、第2円筒22の凹部22tに一対一で対応して設けられている。各々の第2部材24bは、第2円筒22の凹部22tに嵌合している。本第8の実施形態において、締り嵌めを利用すること無しに、第2部材24bを凹部22tに嵌合させることができる。但し、締り嵌めを利用し、第2部材24bを凹部22tに嵌合させてもよい。第2部材24bは、第2円筒22の凹部22tとともに第2円筒22の回転動作を制限するように構成されている。
上記のように構成された第8の実施形態によれば、上記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。そして、良好な軸受動作を得ることができるすべり軸受ユニットU及びこのすべり軸受ユニットUを備えたX線管1を得ることができる。
(第9の実施形態)
次に、第9の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第9の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。図19は、本第9の実施形態に係るX線管装置を示す断面図である。
次に、第9の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第9の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。図19は、本第9の実施形態に係るX線管装置を示す断面図である。
図19に示すように、X線管1は、管部40、円環部16、及び管部45無しに形成されている。熱伝達部10aは、熱伝達孔である。熱伝達部10aは、第1底面10b1及び第2底面10b2の両方に開口し、回転軸線aに沿って延在し、固定シャフト10を貫通している。冷媒(冷却液L)は、第1底面10b1側から固定シャフト10の中に流入し、第2底面10b2側から固定シャフト10の外部に流出する。又は、冷媒(冷却液L)は、第2底面10b2側から固定シャフト10の中に流入し、第1底面10b1側から固定シャフト10の外部に流出する。
上記のように構成された第9の実施形態によれば、上記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。そして、良好な軸受動作を得ることができるすべり軸受ユニットU及びこのすべり軸受ユニットUを備えたX線管1を得ることができる。
(第10の実施形態)
次に、第10の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第10の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。図20は、本第10の実施形態に係るX線管装置を示す断面図である。
次に、第10の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第10の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。図20は、本第10の実施形態に係るX線管装置を示す断面図である。
図20に示すように、X線管1は、片端支持軸受構造を採用している。外囲器70は、固定シャフト10の第2径小部13を固定している。すなわち、第2径小部13は、軸受の片持ち支持部として機能している。
固定シャフト10は、径大部11及び第2径小部13を備え、第1径小部12無しに構成されている。径大部11に第1底面10b1は位置し、スラスト軸受面S11iは第1底面10b1に位置している。第1制限部材23は、円板状に形成され、第1円筒21の一端側を液密に閉塞している。第1制限部材23は、スラスト軸受面S11iと対向したスラスト軸受面S23aを有している。
本第10の実施形態において、第2円筒22は凹部22tを有し、第2制限部材24は第1部材24a及び第2部材24bを有している。第2制限部材24は、例えば、ねじを用いて第1円筒21に取り外し可能に固定されている。第2円筒22は、第1円筒21に対して相対的に回転しないように回転動作が制限されている。
上記のように構成された第10の実施形態によれば、上記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。そして、良好な軸受動作を得ることができるすべり軸受ユニットU及びこのすべり軸受ユニットUを備えたX線管1を得ることができる。
(第11の実施形態)
次に、第11の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第11の実施形態で説明する構成以外、上記第10の実施形態と同様に構成されている。図21は、本第11の実施形態に係るX線管装置を示す断面図である。
次に、第11の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第11の実施形態で説明する構成以外、上記第10の実施形態と同様に構成されている。図21は、本第11の実施形態に係るX線管装置を示す断面図である。
図21に示すように、固定シャフト10は、鍔部17をさらに備えている。鍔部17は、径大部11の外周面側に位置し、径大部11と一体に形成されている。
回転体20は、軸受部材26をさらに備えている。軸受部材26は、鍔部17を囲んだ筒部と、回転軸線aに沿った方向に鍔部17と対向した円環部と、が一体となって形成されている。第2制限部材24は、例えば、軸受部材26とともに、ねじを用いて第1円筒21に取り外し可能に固定されている。なお、回転体20の構成や、すべり軸受ユニットUの組立て方法は、図21に示す例に限定されるものではなく、種々変形可能である。
回転体20は、軸受部材26をさらに備えている。軸受部材26は、鍔部17を囲んだ筒部と、回転軸線aに沿った方向に鍔部17と対向した円環部と、が一体となって形成されている。第2制限部材24は、例えば、軸受部材26とともに、ねじを用いて第1円筒21に取り外し可能に固定されている。なお、回転体20の構成や、すべり軸受ユニットUの組立て方法は、図21に示す例に限定されるものではなく、種々変形可能である。
第2制限部材24及び鍔部17は、液体金属LMとともに動圧形のスラストすべり軸受Bcを形成している。一方、軸受部材26及び鍔部17も、液体金属LMとともに動圧形のスラストすべり軸受Bdを形成している。
上記のように構成された第11の実施形態によれば、上記第10の実施形態と同様の効果を得ることができる。そして、良好な軸受動作を得ることができるすべり軸受ユニットU及びこのすべり軸受ユニットUを備えたX線管1を得ることができる。
(第12の実施形態)
次に、第12の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第12の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。図22は、本第12の実施形態に係るX線管装置を示す断面図である。
次に、第12の実施形態に係るX線管装置について説明する。X線管1は、本第12の実施形態で説明する構成以外、上記第1の実施形態と同様に構成されている。図22は、本第12の実施形態に係るX線管装置を示す断面図である。
図22に示すように、固定シャフト10は、円柱状に形成され、中実の部材であってもよい。固定シャフト10のうち、外囲器70の外側に露出した部分において固定シャフト10を冷却することができる。
上記のように構成された第12の実施形態によれば、上記第10の実施形態と同様の効果を得ることができる。そして、良好な軸受動作を得ることができるすべり軸受ユニットU及びこのすべり軸受ユニットUを備えたX線管1を得ることができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
Claims (23)
- 回転軸線に沿って延在し、外周面に第1ラジアル軸受面を含む固定シャフトと、
前記固定シャフトを中心に回転自在な回転体と、
潤滑剤と、を備え、
前記回転体は、
前記回転軸線に沿って延出して筒状に形成され、前記固定シャフトを囲んで位置した第1円筒と、
前記回転軸線に沿って延出して筒状に形成され、前記固定シャフトと前記第1円筒との間に位置し、内周面に第2ラジアル軸受面を含み、前記第1円筒に対して相対的に回転しないように回転動作が制限された第2円筒と、を有し、
前記潤滑剤は、前記固定シャフトと前記第1円筒と前記第2円筒との間の複数の隙間に充填され、前記第1ラジアル軸受面及び前記第2ラジアル軸受面とともに動圧形のラジアルすべり軸受を形成している、すべり軸受ユニット。 - 前記第2円筒は、前記固定シャフト及び前記第1円筒の各々に対して偏心した位置に移動可能である、請求項1に記載のすべり軸受ユニット。
- 前記回転体は、第1制限部材をさらに有し、
前記第2円筒は、前記回転軸線に沿った方向の端に位置した第1端面と、前記第1端面に開口し前記回転軸線に沿った方向に凹んだ凹部と、を含み、
前記第1制限部材は、
前記第1円筒に固定され、前記第2円筒の前記第1端面と対向し、前記回転軸線に沿った方向の前記第2円筒の移動を制限する第1部材と、
前記第1部材から前記回転軸線に沿った方向に突出し、前記凹部に嵌合し、前記凹部とともに前記第2円筒の回転動作を制限するように構成された第2部材と、を有し、
前記固定シャフトは、第1スラスト軸受面を含み、
前記第1部材は、前記第1スラスト軸受面と対向した第2スラスト軸受面を含み、
前記潤滑剤は、前記固定シャフトと前記第1円筒と前記第2円筒と前記第1制限部材との間の複数の隙間に充填され、前記第1スラスト軸受面及び前記第2スラスト軸受面とともに動圧形のスラストすべり軸受を形成している、請求項1に記載のすべり軸受ユニット。 - 前記回転体は、第2制限部材をさらに有し、
前記第2円筒は、前記回転軸線に沿った方向の端に位置し前記第1端面の反対側にある第2端面を含み、
前記第2制限部材は、前記第1円筒に固定され、前記第2円筒の前記第2端面と対向し、前記回転軸線に沿った方向の前記第2円筒の移動を制限するように構成され、
前記第1端面と前記第1制限部材との間の隙間、及び前記第2端面と前記第2制限部材との間の隙間は、それぞれ、前記固定シャフトと前記第2円筒との間の隙間と、前記第1円筒と前記第2円筒との間の隙間と、につなげられ、前記潤滑剤の循環路を構成している、
請求項3に記載のすべり軸受ユニット。 - 前記第2円筒は、前記固定シャフトと前記第2円筒との間の隙間と、前記第1円筒と前記第2円筒との間の隙間と、につなげられ、前記潤滑剤の循環路を構成している循環孔を含み、
前記循環孔は、前記第2円筒の外周面から前記内周面まで貫通している、請求項1に記載のすべり軸受ユニット。 - 前記第2円筒は、前記第1円筒と異なる材料で形成されている、請求項1に記載のすべり軸受ユニット。
- 前記第2円筒は、前記固定シャフトと同一の材料で形成されている、請求項1に記載のすべり軸受ユニット。
- 前記第1円筒は、前記固定シャフトと同一の材料で形成されている、請求項1に記載のすべり軸受ユニット。
- 回転軸線に沿って延在し外周面に第1ラジアル軸受面を含む固定シャフトと、前記固定シャフトを中心に回転自在な回転体と、潤滑剤と、を具備したすべり軸受ユニットと、
陽極ターゲットと、
前記陽極ターゲットに対向配置された陰極と、
前記すべり軸受ユニット、前記陽極ターゲット及び前記陰極を収容し、前記固定シャフトを固定する外囲器と、を備え、
前記回転体は、
前記回転軸線に沿って延出して筒状に形成され、前記固定シャフトを囲んで位置した第1円筒と、
前記回転軸線に沿って延出して筒状に形成され、前記固定シャフトと前記第1円筒との間に位置し、内周面に第2ラジアル軸受面を含み、前記第1円筒に対して相対的に回転しないように回転動作が制限された第2円筒と、を有し、
前記潤滑剤は、前記固定シャフトと前記第1円筒と前記第2円筒との間の複数の隙間に充填され、前記第1ラジアル軸受面及び前記第2ラジアル軸受面とともに動圧形のラジアルすべり軸受を形成し、
前記陽極ターゲットは、前記第1円筒の外周面を囲み、前記第1円筒に固定されている、
回転陽極型X線管。 - 前記第2円筒は、前記固定シャフト及び前記第1円筒の各々に対して偏心した位置に移動可能である、請求項9に記載の回転陽極型X線管。
- 前記回転体は、第1制限部材をさらに有し、
前記第2円筒は、前記回転軸線に沿った方向の端に位置した第1端面と、前記第1端面に開口し前記回転軸線に沿った方向に凹んだ凹部と、を含み、
前記第1制限部材は、
前記第1円筒に固定され、前記第2円筒の前記第1端面と対向し、前記回転軸線に沿った方向の前記第2円筒の移動を制限する第1部材と、
前記第1部材から前記回転軸線に沿った方向に突出し、前記凹部に嵌合し、前記凹部とともに前記第2円筒の回転動作を制限するように構成された第2部材と、を有し、
前記固定シャフトは、第1スラスト軸受面を含み、
前記第1部材は、前記第1スラスト軸受面と対向した第2スラスト軸受面を含み、
前記潤滑剤は、前記固定シャフトと前記第1円筒と前記第2円筒と前記第1制限部材との間の複数の隙間に充填され、前記第1スラスト軸受面及び前記第2スラスト軸受面とともに動圧形のスラストすべり軸受を形成している、請求項9に記載の回転陽極型X線管。 - 前記回転体は、第2制限部材をさらに有し、
前記第2円筒は、前記回転軸線に沿った方向の端に位置し前記第1端面の反対側にある第2端面を含み、
前記第2制限部材は、前記第1円筒に固定され、前記第2円筒の前記第2端面と対向し、前記回転軸線に沿った方向の前記第2円筒の移動を制限するように構成され、
前記第1端面と前記第1制限部材との間の隙間、及び前記第2端面と前記第2制限部材との間の隙間は、それぞれ、前記固定シャフトと前記第2円筒との間の隙間と、前記第1円筒と前記第2円筒との間の隙間と、につなげられ、前記潤滑剤の循環路を構成している、
請求項11に記載の回転陽極型X線管。 - 前記第2円筒は、前記固定シャフトと前記第2円筒との間の隙間と、前記第1円筒と前記第2円筒との間の隙間と、につなげられ、前記潤滑剤の循環路を構成している循環孔を含み、
前記循環孔は、前記第2円筒の外周面から前記内周面まで貫通している、請求項9に記載の回転陽極型X線管。 - 前記第2円筒は、
前記陽極ターゲットで囲まれた第1領域にて第1外径を有し、
前記回転軸線に沿った方向に前記第1領域と隣合う第2領域にて第2外径を有し、
前記第1外径は、前記第2外径より大きい、請求項9に記載の回転陽極型X線管。 - 前記第1円筒は、
前記第1領域にて第1内径を有し、
前記第2領域にて第2内径を有し、
前記第1内径は、前記第2内径より大きい、請求項14に記載の回転陽極型X線管。 - 前記ラジアルすべり軸受は、前記第1領域に位置している、請求項14に記載の回転陽極型X線管。
- 前記第2円筒は、前記第1円筒と異なる材料で形成されている、請求項9に記載の回転陽極型X線管。
- 前記第2円筒は、前記固定シャフトと同一の材料で形成されている、請求項9に記載の回転陽極型X線管。
- 前記第1円筒は、前記固定シャフトと同一の材料で形成されている、請求項9に記載の回転陽極型X線管。
- 前記固定シャフトは、
第1底面と、
前記回転軸線に沿った方向において前記第1底面の反対側の第2底面と、
前記回転軸線に沿って延在し、前記第1底面及び前記第2底面の少なくとも一方に開口し、内部を流れる冷媒に熱を伝達する熱伝達部と、をさらに含む、請求項9に記載の回転陽極型X線管。 - 前記熱伝達部は、前記陽極ターゲットで囲まれた第1領域に位置している、請求項20に記載の回転陽極型X線管。
- 前記固定シャフトは、前記回転軸線に沿った方向に前記第1ラジアル軸受面と並んだ凹面をさらに含み、
前記凹面は、前記第1ラジアル軸受面の仮想の延長面より前記回転軸線側に位置している。請求項9に記載の回転陽極型X線管。 - 前記固定シャフトは、
内部に設けられ前記潤滑剤を収容する収容部と、
前記収容部から外周面まで貫通した循環孔と、をさらに含む、請求項9に記載の回転陽極型X線管。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP20927185.7A EP4131324A4 (en) | 2020-03-25 | 2020-07-10 | PLAIN BEARING UNIT AND ROTARY ANODE X-RAY TUBE |
CN202080098981.1A CN115315774A (zh) | 2020-03-25 | 2020-07-10 | 滑动轴承单元及旋转阳极型x射线管 |
US17/950,172 US20230018791A1 (en) | 2020-03-25 | 2022-09-22 | Sliding bearing unit and rotary anode type x-ray tube |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020-054328 | 2020-03-25 | ||
JP2020054328A JP7399768B2 (ja) | 2020-03-25 | 2020-03-25 | すべり軸受ユニット及び回転陽極型x線管 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
US17/950,172 Continuation US20230018791A1 (en) | 2020-03-25 | 2022-09-22 | Sliding bearing unit and rotary anode type x-ray tube |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2021192334A1 true WO2021192334A1 (ja) | 2021-09-30 |
Family
ID=77891639
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2020/027169 WO2021192334A1 (ja) | 2020-03-25 | 2020-07-10 | すべり軸受ユニット及び回転陽極型x線管 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230018791A1 (ja) |
EP (1) | EP4131324A4 (ja) |
JP (1) | JP7399768B2 (ja) |
CN (1) | CN115315774A (ja) |
WO (1) | WO2021192334A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2023096523A (ja) * | 2021-12-27 | 2023-07-07 | キヤノン電子管デバイス株式会社 | すべり軸受ユニット及び回転陽極型x線管 |
US11955308B1 (en) * | 2022-09-22 | 2024-04-09 | Kla Corporation | Water cooled, air bearing based rotating anode x-ray illumination source |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08241686A (ja) * | 1995-01-25 | 1996-09-17 | Philips Electron Nv | 滑り軸受けを有する回転陽極x線管 |
JP2003203590A (ja) * | 2001-10-31 | 2003-07-18 | Toshiba Corp | 回転陽極型x線管 |
JP2006085995A (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-30 | Toshiba Corp | 回転陽極型x線管 |
JP2011060517A (ja) | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Toshiba Corp | 回転陽極型x線管および回転陽極型x線管装置 |
JP2011249244A (ja) * | 2010-05-28 | 2011-12-08 | Toshiba Corp | 回転陽極型x線管 |
JP2012510136A (ja) | 2008-11-26 | 2012-04-26 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 回転可能な陽極及び液体ヒート・シンクを含むx線管 |
-
2020
- 2020-03-25 JP JP2020054328A patent/JP7399768B2/ja active Active
- 2020-07-10 CN CN202080098981.1A patent/CN115315774A/zh active Pending
- 2020-07-10 EP EP20927185.7A patent/EP4131324A4/en active Pending
- 2020-07-10 WO PCT/JP2020/027169 patent/WO2021192334A1/ja unknown
-
2022
- 2022-09-22 US US17/950,172 patent/US20230018791A1/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08241686A (ja) * | 1995-01-25 | 1996-09-17 | Philips Electron Nv | 滑り軸受けを有する回転陽極x線管 |
JP2003203590A (ja) * | 2001-10-31 | 2003-07-18 | Toshiba Corp | 回転陽極型x線管 |
JP2006085995A (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-30 | Toshiba Corp | 回転陽極型x線管 |
JP2012510136A (ja) | 2008-11-26 | 2012-04-26 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 回転可能な陽極及び液体ヒート・シンクを含むx線管 |
JP2011060517A (ja) | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Toshiba Corp | 回転陽極型x線管および回転陽極型x線管装置 |
JP2011249244A (ja) * | 2010-05-28 | 2011-12-08 | Toshiba Corp | 回転陽極型x線管 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See also references of EP4131324A4 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115315774A (zh) | 2022-11-08 |
EP4131324A4 (en) | 2024-03-27 |
US20230018791A1 (en) | 2023-01-19 |
JP2021157874A (ja) | 2021-10-07 |
JP7399768B2 (ja) | 2023-12-18 |
EP4131324A1 (en) | 2023-02-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230018791A1 (en) | Sliding bearing unit and rotary anode type x-ray tube | |
JP5259406B2 (ja) | 回転陽極型x線管 | |
US10468223B2 (en) | System and method for reducing relative bearing shaft deflection in an X-ray tube | |
JP6091930B2 (ja) | 回転陽極型x線管 | |
US20170084420A1 (en) | Rotary-anode type x-ray tube | |
EP3358208B1 (en) | Ring seal for liquid metal bearing assembly | |
US10438767B2 (en) | Thrust flange for x-ray tube with internal cooling channels | |
JP2016071991A (ja) | 回転陽極型x線管 | |
US9275822B2 (en) | Liquid metal containment in an X-ray tube | |
WO2023127184A1 (ja) | すべり軸受ユニット及び回転陽極型x線管 | |
JP7066568B2 (ja) | 回転陽極x線管及び回転陽極x線管装置 | |
JP2010103046A (ja) | 回転陽極型x線管 | |
JP2023154827A (ja) | 回転陽極型x線管 | |
WO2024122614A1 (ja) | 回転陽極型x線管 | |
JP2010212088A (ja) | 回転陽極型x線管 | |
WO2023228430A1 (ja) | 回転陽極型x線管 | |
JP5370966B2 (ja) | 回転陽極型x線管及びx線管装置 | |
JP2007157640A (ja) | 回転陽極型x線管及びx線管装置 | |
JP2022059357A (ja) | 回転陽極x線管及び回転陽極x線管の製造方法 | |
JP2012099286A (ja) | 回転陽極型x線管装置及び回転陽極型x線管装置の製造方法 | |
JP2016046134A (ja) | 回転陽極型x線管 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 20927185 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2020927185 Country of ref document: EP Effective date: 20221025 |