WO2023127184A1 - 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 PDF

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WO2023127184A1
WO2023127184A1 PCT/JP2022/026730 JP2022026730W WO2023127184A1 WO 2023127184 A1 WO2023127184 A1 WO 2023127184A1 JP 2022026730 W JP2022026730 W JP 2022026730W WO 2023127184 A1 WO2023127184 A1 WO 2023127184A1
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rotation axis
distance
cylinder
concave
peripheral surface
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PCT/JP2022/026730
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English (en)
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Inventor
秀樹 井手
Original Assignee
キヤノン電子管デバイス株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72Sealings
    • F16C33/74Sealings of sliding-contact bearings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/10Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to plain bearing units and rotating anode X-ray tubes.
  • X-ray tube devices are used as X-ray sources in medical and industrial equipment that diagnose subjects using X-rays.
  • a rotating anode type X-ray tube device having a rotating anode type X-ray tube is known.
  • a rotating anode X-ray tube device includes a rotating anode X-ray tube that emits X-rays, a stator coil, and a housing that accommodates the rotating anode X-ray tube and the stator coil.
  • a rotating anode X-ray tube includes a fixed shaft, a cathode that generates electrons, an anode target, a rotating body, and an envelope.
  • the rotor is cylindrical.
  • the anode target is fixed to the rotating body.
  • a gap between the fixed shaft and the rotating body is filled with a lubricant.
  • Rotating anode X-ray tubes use hydrodynamic slide bearings. The rotating body rotates together with the anode target due to the magnetic field generated by the stator coil.
  • X-rays are emitted when electrons emitted from the cathode collide with the anode target.
  • JP 2012-104402 A JP 2016-9617 A JP-A-11-213927
  • the present embodiment provides a slide bearing unit that can obtain good bearing operation over a long period of time, and a rotating anode X-ray tube equipped with this slide bearing unit.
  • a plain bearing unit includes: a large diameter portion extending along the rotation axis and including a first radial bearing surface on a first outer peripheral surface; and a second outer diameter smaller than the first outer diameter of the large diameter portion formed integrally with the large diameter portion.
  • the rotating body is a rotor main body formed in a cylindrical shape extending along the rotation axis, positioned so as to surround the large-diameter portion, and including a second radial bearing surface on a first inner peripheral surface; It is fixed to the rotating body main body, is formed in a cylindrical shape, is positioned to surround the small diameter portion, and has a second outer peripheral surface, a second inner peripheral surface, and the second outer peripheral surface that is open to the second inner peripheral surface.
  • the lubricant fills a gap between the fixed shaft and the rotating body, and forms a hydrodynamic radial plain bearing together with the first radial bearing surface and the second radial bearing surface
  • the through-hole has a first opening that opens to the trapping concave surface, and a second opening that opens to a surface of the seal component other than the second inner peripheral surface and the trapping concave surface, and the first opening through the seal component to the second opening, connecting the space enclosed by the capture concave surface to the first gap between the first radial bearing surface and the second radial bearing surface.
  • a rotating anode type X-ray tube includes: a large-diameter portion extending along the rotation axis and including a first radial bearing surface on a first outer peripheral surface; and a diameter having a second outer diameter smaller than the first outer diameter of the large-diameter portion integrally formed with the large-diameter portion.
  • a plain bearing unit comprising: a fixed shaft having a small portion; a rotor rotatable around the fixed shaft; and a lubricant; an anode target fixed to the rotating body; a cathode facing the anode target; an envelope containing the slide bearing unit, the anode target and the cathode, and fixing the fixed shaft;
  • the rotating body is a rotor main body formed in a cylindrical shape extending along the rotation axis, positioned so as to surround the large-diameter portion, and including a second radial bearing surface on a first inner peripheral surface; It is fixed to the rotating body main body, is formed in a cylindrical shape, is positioned to surround the small diameter portion, and has a second outer peripheral surface, a second inner peripheral surface, and the second outer peripheral surface that is open to the second inner peripheral surface.
  • the lubricant fills a gap between the fixed shaft and the rotating body, and forms a hydrodynamic radial plain bearing together with the first radial bearing surface and the second radial bearing surface
  • the through-hole has a first opening that opens to the trapping concave surface, and a second opening that opens to a surface of the seal component other than the second inner peripheral surface and the trapping concave surface, and the first opening through the seal component to the second opening, connecting the space enclosed by the capture concave surface to the first gap between the first radial bearing surface and the second radial bearing surface.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the X-ray tube device according to the first embodiment.
  • 2 is an enlarged sectional view showing a part of the X-ray tube shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a side view of a portion of the stationary shaft shown in FIG. 1;
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube according to the first embodiment, showing a fixed shaft and a rotating body.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube according to Modification 1 of the first embodiment, showing a fixed shaft and a rotating body.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the X-ray tube device according to the first embodiment.
  • 2 is an enlarged sectional view showing a part of the X-ray tube shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a side view of a portion of the stationary shaft shown in FIG. 1;
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube according to Modification 2 of the first embodiment, showing a fixed shaft and a rotating body.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube according to Modification 3 of the first embodiment, showing a fixed shaft and a rotating body.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube according to Modification 4 of the first embodiment, showing a fixed shaft and a rotating body.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube according to Modification 5 of the first embodiment, showing a fixed shaft and a rotating body.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an X-ray tube device according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube according to the second embodiment, showing a fixed shaft and a rotating body.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube according to Modification 1 of the second embodiment, showing a fixed shaft and a rotating body.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing an X-ray tube device according to the third embodiment.
  • 14 is an enlarged cross-sectional view showing part of the X-ray tube shown in FIG. 13.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a further enlarged part of the X-ray tube shown in FIG. 14.
  • FIG. 16 is a perspective view showing the second cylinder shown in FIG. 13.
  • FIG. 17 is a perspective view of the first restricting member shown in FIG. 13.
  • FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube according to the third embodiment, showing the state from the time when heat is input to the anode target until the anode target is cooled.
  • FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube according to Modification 1 of the third embodiment, showing a fixed shaft and a rotating body.
  • a rotating anode X-ray tube device includes a rotating anode X-ray tube and the like.
  • the rotating anode type X-ray tube device will be simply referred to as the X-ray tube device
  • the rotating anode type X-ray tube will be simply referred to as the X-ray tube.
  • the X-ray tube comprises a plain bearing unit, an anode target, a cathode and an envelope.
  • a plain bearing unit includes a fixed shaft, a rotating body, and a liquid metal (metallic lubricant) as a lubricant, and uses a plain bearing.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an X-ray tube device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view showing part of the X-ray tube 1 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a side view showing part of the fixed shaft 10 shown in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a part of the X-ray tube 1 according to the first embodiment, showing the fixed shaft 10 and the rotating body 20. As 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 sliding bearing unit U, an anode target 50, a cathode 60, and an envelope .
  • the slide bearing unit U includes a fixed shaft 10, a rotating body 20, and liquid metal LM as a lubricant, and uses slide bearings.
  • the fixed shaft 10 is cylindrical, extends along the rotation axis a, and has radial bearing surfaces S11a and S11b formed on the outer peripheral surface.
  • the fixed shaft 10 has a large diameter portion 11 and a small diameter portion 13 .
  • the large diameter portion 11 and the small diameter portion 13 are integrally formed coaxially.
  • 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 areas A1, A2, A3, A4, and A5 aligned along the rotation axis a.
  • the area A2 is spaced from the area A1 in the direction along the axis of rotation a.
  • the area A3 is located between the areas A1 and A2 and is adjacent to the areas A1 and A2.
  • Area A4 is located beyond area A1 toward area A3 and is adjacent to area A1.
  • Area A5 is located beyond area A2 toward area A3 and is adjacent to area A2.
  • the large diameter portion 11 is formed in a cylindrical shape and has an outer peripheral surface S11.
  • the outer peripheral surface S11 has a radial bearing surface S11a, a radial bearing surface S11b, a concave surface S11c, a concave surface S11d, and a concave surface S11e.
  • the large-diameter portion 11 has one end surface S11f and the other end surface S11g located on the opposite side of the one end surface S11f in the direction along the rotation axis a.
  • the one end surface S11f has a thrust bearing surface S11i and a concave surface S11m.
  • the concave surface S11m opens at one end surface S11f and is recessed toward the other end surface S11g.
  • the thrust bearing surface S11i has an annular shape
  • the concave surface S11m has a circular shape and is surrounded by the thrust bearing surface S11i.
  • the other end surface S11g has a thrust bearing surface S11j and a concave surface S11n.
  • the thrust bearing surface S11j faces a seal component 90, which will be described later.
  • the concave surface S11n opens to the other end surface S11g and is recessed toward the one end surface S11f.
  • the thrust bearing surface S11j has an annular shape
  • the concave surface S11n has an annular shape and is surrounded by the thrust bearing surface S11j.
  • the small diameter portion 13 is formed continuously from a region surrounded by the concave surface S11n of the other end surface S11g.
  • the radial bearing surface S11a and the radial bearing surface S11b are formed on the outer peripheral surface S11 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 S11 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 intermittently formed in the circumferential direction.
  • the radial bearing surface S11a is formed on the large diameter portion 11 in the region A1.
  • the radial bearing surface S11b is formed on the large diameter portion 11 in the region A2.
  • the radial bearing surface S11a and the radial bearing surface S11b are spaced apart in the direction along the rotation axis a.
  • the radial bearing surface S11a has a plain surface Sa and a plurality of scratched concave surfaces (a plurality of pattern portions) Pa.
  • the plain surface Sa has a smooth outer peripheral surface.
  • a plurality of raking concave surfaces Pa are formed to rake in the liquid metal LM, each having an opening in the plane surface Sa, being recessed toward the rotational axis a.
  • a plurality of raking concave surfaces Pa are formed by denting the plain surface Sa, and are arranged along the entire circumference of the outer peripheral surface S11 of the large diameter portion 11 in the area A1.
  • Each raking concave surface Pa is arranged so as to extend obliquely with respect to the circumferential direction.
  • the raking concave surface Pa includes a bottom surface Sc located on the rotation axis a side.
  • a plurality of raking concave surfaces Pa are formed at intervals in the direction along the rotation axis a.
  • the plurality of raking concave surfaces Pa may be connected in the direction along the rotation axis a.
  • the scratched concave surface Pa on the concave surface S11c side among the plurality of scratched concave surfaces Pa is not in contact with the concave surface S11c, it may be in contact with the concave surface S11c.
  • the scratched concave surface Pa on the concave surface S11d side is not in contact with the concave surface S11d, but may be in contact with the concave surface S11d.
  • the radial bearing surface S11b has a plain surface Sb and a plurality of scratched concave surfaces (a plurality of pattern portions) Pb.
  • the plain surface Sb has a smooth outer peripheral surface.
  • the plurality of raking concave surfaces Pb are formed to rake in the liquid metal LM, each opening to the plane surface Sb and being recessed toward the rotation axis a.
  • a plurality of raking concave surfaces Pb are formed by denting the plane surface Sb, and are arranged along the entire circumference of the outer peripheral surface S11 of the large diameter portion 11 in the region A2.
  • the raking concave surfaces Pb are arranged so as to extend obliquely with respect to the circumferential direction.
  • the raking concave surface Pb includes a bottom surface Sc located on the rotation axis a side.
  • a plurality of raking concave surfaces Pb are formed at intervals in the direction along the rotation axis a.
  • the plurality of raking concave surfaces Pb may be connected in the direction along the rotation axis a.
  • the scratched concave surface Pb on the concave surface S11c side among the plurality of scratched concave surfaces Pb is not in contact with the concave surface S11c, it may be in contact with the concave surface S11c.
  • the scratched concave surface Pb on the concave surface S11e side is not in contact with the concave surface S11e, but may be in contact with the concave surface S11e.
  • Each scratched concave surface Pa and each scratched concave surface Pb are formed of grooves having a depth of several tens of ⁇ m.
  • the plurality of scratched concave surfaces Pa and the plurality of scratched concave surfaces Pb each form a herringbone pattern. Therefore, each of the radial bearing surfaces S11a and S11b is an uneven surface, and can draw the liquid metal LM into the radial bearing surfaces S11a and S11b, thereby facilitating the generation of dynamic pressure by the liquid metal LM.
  • 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.
  • Concave surface S11c, concave surface S11d, and concave surface S11e are spaced apart from each other in a direction along rotation axis a and are offset from radial bearing surface S11a and 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.
  • the fixed shaft 10 may have a shelter and a plurality of through holes connected to the shelter.
  • the shelter is the internal space of the fixed shaft 10 filled with an appropriate amount of liquid metal LM.
  • the plurality of through-holes includes one or more through-holes opened to the concave surface S11c.
  • the multiple through-holes further include one or more through-holes that open to the concave surface S11d.
  • the plurality of through-holes further includes one or more through-holes that open to the concave surface S11e instead of the concave surface S11d.
  • the plurality of through holes further includes one or more through holes opened to the concave surface S11d and one or more through holes opened to the concave surface S11e.
  • the shelter and the plurality of through holes can form a circulation path for the liquid metal LM.
  • the concave surface S11c, the concave surface S11d, and the concave surface S11e are recessed compared to the radial bearing surface S11a and the radial bearing surface S11b.
  • the concave surfaces S11c, S11d, and S11e are located closer to the rotational axis a than the imaginary extension surface Se of the plane surfaces Sa and Sb.
  • the outer diameter DO2 of the section where the concave surfaces S11c, S11d and S11e are formed is smaller than the minimum outer diameter DO1 of the outer diameters of the sections where the radial bearing surfaces S11a and S11b are formed.
  • the gap between the concave surfaces (concave surfaces S11c, S11d, S11e) and the rotating body 20 is larger than the gap between the radial bearing surface S11a (plain surface Sa) and the rotating body 20.
  • the gap between the radial bearing surface S11b (plain surface Sb) and the rotor 20 is larger than the gap between the radial bearing surface S11b (plain surface Sb) and the rotor 20.
  • the gap between the surface Sb) and the rotor 20 is 10 to 40 ⁇ m, respectively. Note that the gap may be less than 10 ⁇ m.
  • the gap between the concave surfaces (concave surfaces S11c, S11d, S11e) and the rotor 20 in the direction perpendicular to the rotation axis a is 0.1 to 3 mm.
  • the space between the concave surface S11c and the rotating body 20, the space between the concave surface S11d and the rotating body 20, and the space between the concave surface S11e and the rotating body 20 can be made to function as a reservoir containing the liquid metal LM. can. Since the liquid metal LM can be supplied from both sides to the radial bearing surfaces S11a and S11b, depletion of the liquid metal LM in the bearing gap can be suppressed.
  • the small diameter portion 13 is formed in a columnar shape and positioned on one end side of the large diameter portion 11 .
  • the small diameter portion 13 has an outer diameter DO4 smaller than the outer diameter DO3 of the large diameter portion 11 (the outer diameter of the plain surface Sa or the plain surface Sb).
  • the small diameter portion 13 is located closer to the rotation axis a than the thrust bearing surface S11j.
  • the rotating body 20 is configured to be rotatable around the fixed shaft 10.
  • the rotating body 20 includes a rotating body main body 27 , a seal component 90 and a cylindrical portion 25 .
  • the rotating body main body 27 and the sealing part 90 are made of metals such as Fe alloys and Mo alloys, respectively.
  • the cylindrical portion 25 is made of metal such as copper (Cu) or copper alloy.
  • the rotating body main body 27 includes a first cylinder 21 and a lid portion 29 .
  • the first cylinder 21 extends along the rotation axis a, is formed in a cylindrical shape, and is positioned to surround the fixed shaft 10 (large diameter portion 11). In the first embodiment, the first cylinder 21 has uniform inner and outer diameters over its entire length.
  • the first cylinder 21 has an inner peripheral surface S20a.
  • the inner peripheral surface S20a includes a radial bearing surface S20b.
  • the radial bearing surface S20b is located at least in the area A1 and the area A2. In the first embodiment, the radial bearing surface S20b is a smooth inner peripheral surface and a plain surface.
  • the lid portion 29 is formed in a disk shape, is formed integrally with the first cylinder 21, and closes one end side of the first cylinder 21 in a liquid-tight manner.
  • the lid portion 29 includes a thrust bearing surface S20i facing the thrust bearing surface S11i of the fixed shaft 10 in the direction along the rotation axis a.
  • the seal component 90 is fixed to the rotating body main body 27 , is formed in a tubular shape, and is positioned so as to surround the small diameter portion 13 .
  • the seal component 90 has a tubular portion 91 and a collar portion 92 .
  • the tubular portion 91 includes an outer peripheral surface S90a, an inner peripheral surface S90b, a plurality of trapping concave surfaces S90c, S90d, and S90e, and a through hole h.
  • the seal component 90 also includes a thrust bearing surface S20j facing the thrust bearing surface S11j of the fixed shaft 10. As shown in FIG.
  • a gap (clearance) between the inner peripheral surface S90b of the seal component 90 and the fixed shaft 10 (small diameter portion 13) is set to a value that can maintain the rotation of the rotating body 20 and suppress leakage of the liquid metal LM.
  • the gap is small, and the seal member 90 (cylindrical portion 91) functions as a labyrinth seal ring.
  • the gap between the inner peripheral surface S90b and the small diameter portion 13 in the direction perpendicular to the rotation axis a is within the range of 50 to 300 ⁇ m.
  • the trapping concave surfaces S90c, S90d, and S90e are each opened to the inner peripheral surface S90b, recessed toward the outer peripheral surface S90a, and configured to be able to trap the liquid metal LM.
  • the trapping concave surfaces S90c, S90d, and S90e are formed on the inner peripheral surface S90b of the cylindrical portion 91 over the entire circumference. In that case, the capture concave surfaces S90c, S90d, S90e are each annular grooves.
  • the trapping concave surfaces S90c, S90d, and S90e each include a bottom surface located on the side of the outer peripheral surface S90a. For example, capture concave surface S90c includes bottom surface Sd.
  • the trapping concave surface S90c is the closest to the large diameter portion 11, and the trapping concave surface S90e is the furthest from the large diameter portion 11.
  • the trapping concave surface S90d is located between the trapping concave surface S90c and the trapping concave surface S90e.
  • the seal component 90 does not have to have the plurality of concave trapping surfaces S90c, S90d, S90e.
  • the seal component 90 may have at least the capture concave surface S90c.
  • the through-holes h are a first opening OP1 that opens to the trapping concave surface S90c, and a second opening OP2 that opens to surfaces other than the inner peripheral surface S90b and the trapping concave surfaces S90c, S90d, and S90e of the seal component 90 (cylindrical portion 91). ,have.
  • the through hole h penetrates the seal component 90 (cylinder portion 91) from the first opening OP1 to the second opening OP2.
  • the gap between the radial bearing surface S11b of the fixed shaft 10 and the radial bearing surface S20b of the rotating body 20 is defined as a first gap g1.
  • the through hole h connects the space surrounded by the trapping concave surface S90c to the first gap g1.
  • the first opening OP1 opens to the bottom surface Sd of the trapping concave surface S90c.
  • the second opening OP2 opens to the outer peripheral surface S90a.
  • An outer peripheral surface S90a of the seal component 90 is surrounded by an inner peripheral surface S20a of the rotating body 20 with a gap therebetween.
  • the gap between the inner peripheral surface S20a and the outer peripheral surface S90a is defined as a second gap g2.
  • the second gap g2 connects the through hole h to the first gap g1.
  • the upper limit of the second gap g2 may be approximately 3 mm.
  • the second gap g2 can function as a reservoir that stores the liquid metal LM. Since the liquid metal LM can be supplied to each of the radial sliding bearing Bb and the thrust sliding bearing Bd from the adjacent side, depletion of the liquid metal LM in the bearings can be suppressed.
  • the collar portion 92 has an annular shape, surrounds the outer peripheral surface S90a over the entire circumference, and is continuously and integrally formed from the outer peripheral surface S90a.
  • a flange portion 92 of the sealing component 90 is fixed to the first cylinder 21 .
  • an annular stepped portion may be formed on the outer peripheral side of the collar portion 92 in order to fix the relative position of the seal component 90 with respect to the first cylinder 21 .
  • the stepped portion of the collar portion 92 can be fitted to the first cylinder 21 .
  • the seal component 90 is fixed to the rotating body main body 27 (first cylinder 21) using screws 120.
  • the boundary between the first cylinder 21 and the seal component 90 is welded over the entire circumference. Since the gap between the first cylinder 21 and the seal component 90 can be liquid-tightly closed by the welded portion 130, leakage of the liquid metal LM through the gap between the first cylinder 21 and the seal component 90 can be suppressed. can be done.
  • the cylindrical portion 25 is joined to the outer peripheral surface of the first cylinder 21 and fixed to the first cylinder 21 . 2, illustration of the cylindrical portion 25 is omitted.
  • the fixed shaft 10 is fitted inside the integral body of the first cylinder 21 and the lid portion 29 .
  • the sealing part 90 is fixed to the first cylinder 21 so as to cover with the sealing part 90 .
  • the lid portion 29 is formed integrally with the first cylinder 21 in this embodiment, the lid portion 29 may be a lid that is physically independent from the first cylinder 21 .
  • the fixed shaft 10 and the rotating body 20 are provided with a gap from each other in all opposing regions.
  • the large diameter portion 11 is covered with a rotor 20 .
  • the small-diameter portion 13 protrudes outside the rotating body 20 .
  • the fixed shaft 10 rotatably supports the rotor 20 .
  • the liquid metal LM is filled in the gap between the fixed shaft 10 (large diameter portion 11) and the rotating body 20.
  • a material such as a GaIn (gallium-indium) alloy or a GaInSn (gallium-indium-tin) alloy can be used as the liquid metal LM.
  • a proper amount of the liquid metal LM is filled in the gap.
  • the liquid metal LM forms a hydrodynamic plain 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 hydrodynamic radial slide bearing Ba together with the radial bearing surface S11a and the radial bearing surface S20b.
  • Radial plain bearing Ba is located in area A1.
  • the liquid metal LM forms a hydrodynamic radial plain bearing Bb together with the radial bearing surface S11b and the radial bearing surface S20b.
  • Radial plain bearing Bb is located in area A2.
  • the liquid metal LM forms a hydrodynamic thrust plain bearing Bc together with the thrust bearing surface S11i and the thrust bearing surface S20i.
  • the liquid metal LM forms a hydrodynamic thrust sliding bearing Bd together with the thrust bearing surface S11j and the thrust bearing surface S20j.
  • the anode target 50 is formed in an annular shape and provided coaxially with the fixed shaft 10 and the rotating body 20 .
  • the anode target 50 has an anode target body 51 and a target layer 52 provided on a part of the outer surface of the anode target body 51 .
  • Anode target body 51 is formed in an annular shape.
  • the anode target body 51 is fixed to the rotating body 20 and integrated with the rotating body 20 .
  • the anode target main body 51 is indirectly fixed to the rotating body main body 27 (cover section 29 ) via the cylindrical connecting portion 110 and is integrated with the connecting portion 110 and the rotating body main body 27 .
  • the connection part 110 is formed with metals, such as Mo alloy.
  • the connecting portion 110 functions as a heat insulating portion and makes it difficult to transfer heat from the anode target 50 to the rotating body 20 .
  • the anode target body 51 is made of Mo, W (tungsten), or an alloy using these.
  • the target layer 52 has a target surface (electron collision surface) S52 with which electrons emitted from the cathode collide.
  • the melting point of the metal forming the target layer 52 is the same as or higher than the melting point of the metal forming the anode target body 51 .
  • the anode target body 51 is made of Mo alloy
  • the target layer 52 is made of W alloy.
  • the anode target 50 is rotatable together with the rotor 20 .
  • a focal point is formed at the target surface S52. This causes the anode target 50 to emit X-rays from the focal point.
  • the cathode 60 is spaced apart from the target layer 52 of the anode target 50 and arranged to face the anode target 50 (target layer 52). Cathode 60 is attached to the inner wall of envelope 70 .
  • the cathode 60 has a filament 61 as an electron emission source that emits electrons to irradiate the target layer 52 .
  • the envelope 70 is formed in a cylindrical shape.
  • Envelope 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 cylindrical portion 25 .
  • Envelope 70 has an opening 72 .
  • the envelope 70 is hermetically sealed and accommodates the plain bearing unit U, the anode target 50 , the connecting part 110 and the cathode 60 .
  • the inside of the envelope 70 is maintained in a vacuum state (reduced pressure state).
  • the opening 72 is airtightly joined to the small diameter portion 13 of the fixed shaft 10 so as to maintain the airtightness of the envelope 70 .
  • the X-ray tube 1 employs a one-end support bearing structure.
  • the envelope 70 fixes the small diameter portion 13 of the fixed shaft 10 . That is, the small diameter portion 13 functions as a cantilever support portion of the bearing.
  • 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 cylindrical portion 25 and surround the envelope 70 .
  • the stator coil 2 has an annular shape.
  • the stator coil 2 generates a magnetic field to be applied to the tubular portion 25 (rotating body 20 ) to rotate the rotating body 20 and the anode target 50 .
  • 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 cylindrical portion 25), so that the rotating body 20 rotates. Thereby, the anode target 50 also rotates together with the rotor 20 . Also, a current is applied to the cathode 60 to apply a negative voltage, and a relatively positive voltage is applied to the anode target 50 .
  • the potentials of the rotor 20 and the fixed shaft 10 are the same as the potential of the anode target 50 . In the case of an anode-grounded X-ray tube, the anode target 50, the rotor 20, the fixed shaft 10, and the metal parts of the envelope (not shown) are at ground potential.
  • the cathode 60 is not limited to a 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.
  • the liquid metal LM may be pushed out from the bearing (for example, the thrust slide bearing Bd).
  • the bearing for example, the thrust slide bearing Bd.
  • part of the liquid metal LM flows out of the bearing together with the gas from the gap between the fixed shaft 10 and the rotating body 20. It may erupt momentarily.
  • the fixed shaft 10 has a concave surface S11n. Even if the gas and liquid metal LM are pushed out from the bearing toward the small diameter portion 13 of the fixed shaft 10, the impact of the pushed out gas and liquid metal LM can be absorbed by the concave surface S11n.
  • the thrust bearing surface S11j can be formed on the other end surface S11g with high accuracy.
  • the sliding bearing unit U is equipped with a sealing component 90. Therefore, even if the liquid metal LM is pushed out between the inner peripheral surface S90b of the seal member 90 and the small diameter portion 13, the plurality of trapping concave surfaces S90c, S90d, and S90e of the seal member 90 do not absorb the pushed liquid metal LM. can be captured.
  • the through hole h connects the space surrounded by the trapping concave surface S90c to the first gap g1 and the third gap g3 via the second gap g2.
  • the third gap g3 is a gap between the large diameter portion 11 and the seal component 90 in the direction along the rotation axis a.
  • the through hole h forms a circulation path for the liquid metal LM together with the trapping concave surface S90c, the second gap g2, and the like.
  • the dimensions of the fixed shaft 10 and the seal component 90 will be explained.
  • the longest distance from the rotational axis a to the first opening OP1 of the through hole h is defined as a first distance DI1
  • the distance from the rotational axis a to the through hole is defined as a second distance DI2
  • the distance from the rotation axis a to the bottom surface Sc of each of the raking concave surfaces Pa and Pb is defined as a third distance DI3.
  • the second distance DI2 is greater than or equal to the first distance DI1.
  • the centrifugal force can move the liquid metal LM inside the through hole h from the first opening OP1 to the second opening OP2. Since the liquid metal LM can be moved from the inside of the trapping concave surface S90c to the second gap g2 through the through holes h, the liquid metal LM can be circulated well.
  • the third distance DI3 is greater than or equal to the first distance DI1.
  • the liquid metal LM inside the trapping concave surface S90c can be favorably supplied to the raking concave surfaces Pa and Pb.
  • the liquid surface of the liquid metal LM on the side of the rotation axis a can be easily positioned closer to the rotation axis a than the bottom surfaces Sc of the raking concave surfaces Pa and Pb. Depletion of the liquid metal LM in the bearings Ba, Bb) can be suppressed.
  • the third distance DI3 is greater than or equal to the second distance DI2.
  • the third distance DI3 exceeds the second distance DI2.
  • the liquid metal LM inside the through hole h can be well supplied to the side of the raking concave surfaces Pa and Pb. Further, depletion of the liquid metal LM in the bearing can be further suppressed.
  • An X-ray tube device including the X-ray tube 1 is formed as described above.
  • the X-ray tube device includes the rotating anode type X-ray tube 1 .
  • the X-ray tube 1 includes a plain bearing unit U, an anode target 50, a cathode 60, an envelope 70, and the like.
  • the slide bearing unit U includes a fixed shaft 10, a rotor 20 rotatable around the fixed shaft 10, a liquid metal LM, and the like.
  • the fixed shaft 10 has a large diameter portion 11 extending along the rotation axis a and including a radial bearing surface S11a and a radial bearing surface S11b on an outer peripheral surface S11, and an outer diameter DO4 smaller than the outer diameter DO3 of the large diameter portion 11. a small portion 13;
  • the rotating body 20 has a rotating body main body 27 and a seal component 90 .
  • the rotating body main body 27 is formed in a cylindrical shape extending along the rotation axis a, is positioned to surround the large diameter portion 11, and includes a radial bearing surface S20b on an inner peripheral surface S20a.
  • the sealing part 90 is fixed to the rotating body main body 27, is formed in a cylindrical shape, is positioned to surround the small diameter portion 13, and is open to the outer peripheral surface S90a, the inner peripheral surface S90b, and the inner peripheral surface S90b. Trapping recessed surfaces S90c, S90d, and S90e capable of trapping liquid metal LM and through holes h are included on the side.
  • the gap between the fixed shaft 10 and the rotating body 20 is filled with the liquid metal LM.
  • the liquid metal LM forms a hydrodynamic radial slide bearing Ba together with the radial bearing surface S11a and the radial bearing surface S20b.
  • the liquid metal LM forms a hydrodynamic radial plain bearing Bb together with the radial bearing surface S11b and the radial bearing surface S20b.
  • the through hole h has a first opening OP1 that opens to the trapping concave surface S90c, and a second opening OP2 that opens to surfaces other than the inner peripheral surface S90b and the trapping concave surfaces S90c, S90d, and S90e of the seal component 90.
  • the through hole h passes through the seal component 90 from the first opening OP1 to the second opening OP2, and connects the space surrounded by the capture concave surface S90c to the first gap g1 between the radial bearing surface S11b and the radial bearing surface S20b. ing.
  • the through hole h constitutes a circulation path for the liquid metal LM together with the trapping concave surface S90c and the like.
  • the liquid metal LM can be used again for the bearing. Therefore, depletion of the liquid metal LM in the bearing can be suppressed.
  • the first opening OP1 of the through-hole h is formed at the most remote position from the rotation axis a in the catching concave surface S90c. This can prevent the liquid metal LM from being left behind in the space surrounded by the trapping concave surface S90c. From the above, it is possible to obtain the slide bearing unit U and the X-ray tube 1 provided with this slide bearing unit that can provide good bearing operation over a long period of time.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube 1 according to Modification 1, showing the fixed shaft 10 and the rotating body 20. As shown in FIG.
  • the third distance DI3 may be the same as the second distance DI2.
  • g2 g1.
  • the liquid metal LM inside the through hole h can be well supplied to the side of the concave surfaces Pa and Pb. Further, depletion of the liquid metal LM in the bearing can be further suppressed.
  • this modified example 1 can obtain the same effects as those of the first embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube 1 according to Modification 2, showing the fixed shaft 10 and the rotating body 20. As shown in FIG.
  • the third distance DI3 may be less than the second distance DI2 due to fluidity reasons of the liquid metal LM. g2 ⁇ g1. Also in Modification 2, the through-hole h forms a circulation path for the liquid metal LM together with the trapping concave surface S90c and the like. Therefore, the second modification can obtain the same effect as the first embodiment.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube 1 according to Modification 3, showing the fixed shaft 10 and the rotating body 20. As shown in FIG.
  • the seal component 90 may have a reservoir recessed surface S90f that opens to the outer peripheral surface S90a and is recessed toward the inner peripheral surface S90b.
  • the reservoir concave surface S90f can accommodate the liquid metal LM.
  • a second opening OP2 of the through hole h opens to the reservoir concave surface S90f.
  • the reservoir concave surface S90f and the second gap g2 connect the through hole h to the first gap g1 and the third gap g3.
  • the liquid metal LM in addition to the second gap g2, the liquid metal LM can be stored also in the space surrounded by the reservoir concave surface S90f. Depletion of the liquid metal LM in the bearing can be further suppressed.
  • the present modified example 3 can obtain the same effects as those of the first embodiment.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube 1 according to Modification 4, showing the fixed shaft 10 and the rotating body 20. As shown in FIG.
  • the volume of the space surrounded by the trapping concave surface S90c may gradually decrease from the inner peripheral surface S90b toward the outer peripheral surface S90a.
  • the liquid metal LM trapped by the trapping concave surface S90c can be easily directed toward the first opening OP1 of the through hole h.
  • this modification 4 can obtain the same effects as those of the first embodiment.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube 1 according to Modification 5, showing the fixed shaft 10 and the rotating body 20. As shown in FIG.
  • the seal component 90 may have a plurality of through holes h.
  • Each through-hole h has a first opening OP1 that opens to the bottom surface Sd of the trapping concave surface S90c and a second opening OP2 that opens to the outer peripheral surface S90a of the seal member 90 .
  • the seal component 90 has two through-holes h, but may have three or more through-holes h. Compared to the case where the seal component 90 has one through hole h, the liquid metal LM captured by the capture concave surface S90c can be easily returned to the bearing side.
  • this modified example 5 can obtain the same effects as those of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an X-ray tube device according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube 1 according to the second embodiment, showing the fixed shaft 10 and the rotating body 20. As shown in FIG. 11, illustration of the cylindrical portion 25 is omitted.
  • the fixed shaft 10 further includes a flange portion 17.
  • the collar portion 17 is located on the outer peripheral surface side of the large diameter portion 11 and is formed integrally with the large diameter portion 11 .
  • the flange portion 17 is formed continuously from the concave surface S11e of the large diameter portion 11.
  • the collar portion 17 and the large-diameter portion 11 are made of the same material at the same time.
  • the fixed shaft 10 may be formed by preparing the collar portion 17 and the large diameter portion 11 that are physically independent of each other and fixing the collar portion 17 to the large diameter portion 11 .
  • the rotating body 20 further includes a bearing member 26 .
  • the bearing member 26 is formed in a tubular shape. In the direction along the rotation axis a, the bearing member 26 sandwiches the collar portion 17 together with the rotating body main body 27 (first cylinder 21).
  • an annular stepped portion may be formed on the outer peripheral side of the bearing member 26 . The stepped portion of the bearing member 26 can be fitted to the first cylinder 21 .
  • annular stepped portion may be formed on the outer peripheral side of the flange portion 92.
  • the stepped portion of the collar portion 92 can be fitted to the bearing member 26 .
  • the seal component 90 and the bearing member 26 are fixed to the rotating body main body 27 (first cylinder 21) using screws 120.
  • a boundary between the first cylinder 21 and the bearing member 26 is welded over the entire circumference. Since the gap between the first cylinder 21 and the bearing member 26 can be liquid-tightly closed by the welded portion 140, leakage of the liquid metal LM through the gap between the first cylinder 21 and the bearing member 26 can be suppressed. can be done.
  • a boundary between the bearing member 26 and the seal component 90 is welded over the entire circumference. Since the gap between the bearing member 26 and the seal component 90 can be liquid-tightly closed by the welded portion 150, leakage of the liquid metal LM through the gap between the bearing member 26 and the seal component 90 can be suppressed. .
  • the flange portion 17 includes a thrust bearing surface S11i and a thrust bearing surface S11j located on the opposite side of the thrust bearing surface S11i in the direction along the rotation axis a.
  • the rotating body main body 27 (first cylinder 21) includes a thrust bearing surface S20i facing the thrust bearing surface S11i of the flange portion 17 in the direction along the rotation axis a.
  • the bearing member 26 includes a thrust bearing surface S20j facing the thrust bearing surface S11j of the flange portion 17 in the direction along the rotation axis a.
  • the liquid metal LM forms a hydrodynamic thrust plain bearing Bc together with the thrust bearing surface S11i of the flange 17 and the thrust bearing surface S20i of the first cylinder 21 .
  • the liquid metal LM forms a hydrodynamic thrust slide bearing Bd together with the thrust bearing surface S11j of the flange portion 17 and the thrust bearing surface S20j of the bearing member .
  • the second gap g2 is a gap between the outer peripheral surface S90a of the seal component 90 and the inner peripheral surface S26 of the bearing member 26. As shown in FIG.
  • the seal component 90 has an annular portion 91a.
  • the annular portion 91a includes a first end surface 91b that is part of the catching concave surface S90c, and a second end surface 91c that is located on the opposite side of the first end surface 91b in the direction along the rotation axis a and faces the large diameter portion 11. contains.
  • the first opening OP1 of the through-hole h opens to at least one of the first end surface 91b and the bottom surface Sd. In the present embodiment, the first opening OP1 opens to the first end face 91b.
  • a second opening OP2 of the through hole h opens to the second end face 91c.
  • the through hole h penetrates the seal component 90 (annular portion 91a) from the first opening OP1 to the second opening OP2.
  • the through hole h extends in a direction along the rotation axis a.
  • the second distance DI2 is the same as the first distance DI1.
  • the through hole h connects the space surrounded by the trapping concave surface S90c to the third gap g3.
  • the large-diameter portion 11 and the seal component 90 do not form a thrust slide bearing together with the liquid metal LM. Therefore, the second opening OP2 of the through hole h can be directly connected to the third gap g3.
  • the third gap g3 connects the through hole h to the first gap g1 and the like.
  • the X-ray tube 1 includes the plain bearing unit U, the anode target 50, the cathode 60, the envelope 70, and the like.
  • the slide bearing unit U has a thrust slide bearing at a position away from the third gap g3.
  • the through hole h has a second opening OP2 directly connected to the third gap g3, and forms a circulation path for the liquid metal LM together with the trapping concave surface S90c and the like.
  • the liquid metal LM can be used again for the bearing without adversely affecting the thrust slide bearing.
  • the same effects as those of the first embodiment can be obtained in the second embodiment as well.
  • the second embodiment it is possible to obtain the plain bearing unit U and the X-ray tube 1 provided with this plain bearing unit that can obtain good bearing operation over a long period of time.
  • the above modification 1 (FIG. 5), the modification 2 (FIG. 6), the modification 3 (FIG. 7), the modification 4 (FIG. 8), and the modification 5 (FIG. 9) can be applied.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube 1 according to Modification 1, showing the fixed shaft 10 and the rotating body 20. As shown in FIG.
  • the through hole h does not have to extend in the direction along the rotation axis a.
  • the second distance DI2 may exceed the first distance DI1. That is, in the direction perpendicular to the rotation axis a, the longest distance from the rotation axis a to the second opening OP2 of the through hole h exceeds the longest distance from the rotation axis a to the first opening OP1 of the through hole h. good too.
  • the same effects as those of the above-described second embodiment can be obtained in the first modification as well.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing an X-ray tube device according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is an enlarged sectional view showing part of the X-ray tube 1 shown in FIG. In FIG. 14, illustration of the cylindrical portion 25 is omitted.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a further enlarged part of the X-ray tube 1 shown in FIG. 16 is a perspective view showing the second cylinder 22 shown in FIG. 13.
  • FIG. 17 is a perspective view showing the first restricting member 23 shown in FIG. 13.
  • the fixed shaft 10 further includes a small diameter portion 12.
  • the small diameter portion 12 is formed in a columnar shape with an outer diameter smaller than that of the large diameter portion 11 and is positioned on the other end side of the large diameter portion 11 .
  • the small diameter portion 12 is located closer to the rotation axis a than the thrust bearing surface S11i.
  • the concave surface S11m has an annular shape and is positioned between the thrust bearing surface S11i and the small diameter portion 12. As shown in FIG.
  • the fixed shaft 10 includes a first bottom surface 10b1, a second bottom surface 10b2, and a heat transfer portion 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 positioned at the small diameter portion 12
  • the second bottom surface 10b2 is positioned at the small diameter portion 13. As shown in FIG.
  • the heat transfer portion 10a extends along the rotation axis a and opens to at least one of the first bottom surface 10b1 and the second bottom surface 10b2.
  • the heat transfer portion 10a is a heat transfer hole that opens to the second bottom surface 10b2 and does not open to the first bottom surface 10b1.
  • the heat transfer portion 10a forms a coolant flow path.
  • the heat transfer portion 10a transfers heat to the coolant flowing therein by forced convection.
  • the refrigerant is the cooling liquid 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 coolant may be air, and the cooling rate of the anode target 50 may be improved by air cooling.
  • the heat transfer portion 10a be located at least in the area A1. As a result, the portion of the fixed shaft 10 to which the heat of the anode target 50 is easily conducted can be cooled. Note that the area A1 is an area surrounded by the anode target 50 .
  • the rotor 20 includes a first cylinder 21 , a second cylinder 22 , a first restricting member 23 , a second restricting member 24 , a cylindrical portion 25 and a sealing component 90 .
  • the first cylinder 21, the second cylinder 22, the first restricting member 23, and the second restricting member 24 are each made of metal such as Fe alloy or Mo alloy.
  • the first cylinder 21 is an outer cylinder located outside
  • the second cylinder 22 is an inner cylinder located relatively inside.
  • the first cylinder 21 is formed in a cylindrical shape extending along the rotation axis a, and positioned so as to surround the large-diameter portion 11 .
  • the second cylinder 22 extends along the rotation axis a and has a tubular shape.
  • the second cylinder 22 is positioned between the large diameter portion 11 of the fixed shaft 10 and the first cylinder 21 .
  • the second cylinder 22 has uniform inner and outer diameters over its entire length.
  • the inner diameter of the second cylinder 22 is larger than the outer diameter (outer diameter DO3) 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 first cylinder 21 does not include the radial bearing surface S20b.
  • the second cylinder 22 has an inner peripheral surface S20a including a radial bearing surface S20b.
  • the radial bearing surface S20b is located at least in the area A1 and the area A2.
  • the radial bearing surface S20b is a smooth inner peripheral surface and a plain surface.
  • 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 allow the second cylinder 22 to move relative to the fixed shaft 10 and the first cylinder 21 respectively. can be moved to an eccentric position.
  • the rotation of the second cylinder 22 is restricted so that it 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 in the direction along the rotation axis a is adjusted so as not to impair the functions of the radial slide bearing and the thrust slide bearing.
  • the second cylinder 22 includes a first end face 22e1, a second end face 22e2, and one or more recesses 22r.
  • the first end face 22e1 is located at the end of the second cylinder 22 in the direction along the rotation axis a.
  • the second end face 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 face 22e1.
  • the second cylinder 22 has three recesses 22r. These recesses 22r are spaced from each other in the circumferential direction.
  • Each recess 22r opens to the first end face 22e1 and is recessed in the direction along the rotation axis a.
  • the gap between the first cylinder 21 and the second cylinder 22 in the direction perpendicular to the rotation axis a is 10 to 40 ⁇ m.
  • the first restricting member 23 has a first member 23a and one or more second members 23b.
  • the first restricting member 23 has three second members 23b.
  • the first member 23 a has an annular shape and is fixed to the first cylinder 21 .
  • an annular stepped portion may be formed on the outer peripheral side of the first member 23a. The stepped portion of the first member 23 a can be fitted to the first cylinder 21 .
  • the first member 23a can be fixed to the first cylinder 21 by holding the first member 23a pressed against the first cylinder 21 in the direction along the rotation axis a.
  • the first member 23a may be fixed to the first cylinder 21 by welding or brazing, or the first member 23a may be detachably fixed to the first cylinder 21 using screws.
  • the first member 23 a faces the first end surface 22 e 1 of the second cylinder 22 . Thereby, the first member 23a can restrict the movement of the second cylinder 22 in the direction along the rotation axis a.
  • the first member 23a includes a thrust bearing surface S20i facing the thrust bearing surface S11i of the fixed shaft 10 in the direction along the rotation axis a.
  • the thrust bearing surface S20i is positioned on the inner peripheral side of the first member 23a and has an annular shape. In addition, in FIG. 17, a dot pattern is attached to the thrust bearing surface S20i.
  • Each second member 23b protrudes from the first member 23a in a direction along the rotation axis a.
  • the second members 23b are provided in one-to-one correspondence with the recesses 22r of the second cylinder 22 .
  • Each second member 23b is fitted into the 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 concave portion 22r without using an interference fit.
  • the gap between the second member 23b and the recess 22r can be used as a circulation path for the liquid metal LM.
  • the second member 23b is configured to limit the rotational movement of the second cylinder 22 together with the recess 22r of the second cylinder 22.
  • the second cylinder 22 is restricted from rotating with respect to the first cylinder 21 .
  • a gap (clearance) between the first restricting member 23 (first member 23a) and the fixed shaft 10 (small diameter portion 12) is set to a value that can maintain the rotation of the rotating body 20 and suppress leakage of the liquid metal LM. is set. As described above, the gap is small and the first member 23a functions as a labyrinth seal ring.
  • the second restricting member 24 has an annular shape and is fixed to the first cylinder 21. As shown in FIGS. In this embodiment, the second restricting member 24 is integrally molded with the same material as the first cylinder 21 . The second restricting member 24 faces the second end face 22e2 of the second cylinder 22 . Thereby, the second restricting member 24 can restrict the movement of the second cylinder 22 in the direction along the rotation axis a.
  • the second restricting member 24 and the first cylinder 21 function as a rotating body main body 27 .
  • the seal component 90 is fixed to the rotating body main body 27 using screws 120 .
  • the seal component 90 may be fixed indirectly to at least the first cylinder 21 .
  • the boundary between the rotary body main body 27 (second limiting member 24) and the seal component 90 is welded over the entire circumference. Since the gap between the second restricting member 24 and the sealing component 90 can be liquid-tightly closed by the welded portion 130, leakage of the liquid metal LM through the gap between the second restricting member 24 and the sealing component 90 is suppressed. can do.
  • the second cylinder 22 When assembling the sliding bearing unit U, the second cylinder 22 is inserted into the rotating body main body 27 which is an integrated body of the first cylinder 21 and the second restricting member 24 , and then the fixed shaft 10 is attached to the second cylinder 22 . mating. After that, the first restricting member 23 is fixed to the first cylinder 21 in order to cover with the first restricting member 23 . Next, the seal component 90 is fixed to the rotating body main body 27 .
  • the second restricting member 24 is integrally formed with the first cylinder 21 and the first restricting member 23 is physically independent from the first cylinder 21 .
  • the first restricting member 23 may be formed integrally with the first cylinder 21 and the second restricting member 24 may be physically independent from the first cylinder 21 .
  • the first restricting member 23 and the second restricting member 24 may be physically independent from the first cylinder 21 respectively.
  • the fixed shaft 10 and the rotating body 20 are provided with a gap in the entire facing area.
  • the large diameter portion 11 is covered with a rotor 20 .
  • the small-diameter portion 12 and the small-diameter portion 13 protrude outside the rotating body 20 .
  • the fixed shaft 10 rotatably supports the rotor 20 .
  • the liquid metal LM is provided between the fixed shaft 10 (large diameter portion 11), the first cylinder 21, the second cylinder 22, the first restricting member 23, the second restricting member 24, and the sealing part 90. Fills multiple gaps.
  • 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. is connected to the gap between and and constitutes a circulation path of the liquid metal LM.
  • the gap between the second end surface 22 e 2 of the second cylinder 22 and the second limiting member 24 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 and constitutes a circulation path for the liquid metal LM.
  • the liquid metal LM consists of the fixed shaft 10 (large diameter portion 11), the first cylinder 21, the second cylinder 22, the first restricting member 23, the second restricting member 24, and the sealing part 90. and can move across a plurality of gaps between.
  • the second cylinder 22 may be made of the same material as the first cylinder 21 or may be made 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 gap 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 gap can be suppressed.
  • the fixed shaft 10 may be made of a material different from that of the first cylinder 21 and may be made of a material different from that of the second cylinder 22 .
  • the fixed shaft 10 can be made of a metal that is softer than the first cylinder 21 or the fixed shaft 10 can be made of a metal that is 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 made of the same material as the anode target body 51 or may be made of a material different from that of the anode target body 51 . It may be made of any material.
  • the first cylinder 21 is made of the same material as the anode target body 51. formed.
  • the coefficient of thermal expansion of the anode target body 51 and the coefficient of thermal expansion of the first cylinder 21 can be matched. For example, it is possible to suppress situations in which the anode target body 51 is detached from the first cylinder 21 or at least one of the first cylinder 21 and the anode target body 51 is damaged.
  • the envelope 70 further has an opening 71 .
  • the opening 71 is airtightly joined to the small diameter portion 12 of the fixed shaft 10 so as to maintain the airtightness of the envelope 70 .
  • the X-ray tube 1 employs a double-ended bearing structure.
  • the envelope 70 fixes the small diameter portion 12 and the small diameter portion 13 of the fixed shaft 10 .
  • the small-diameter portion 12 and the small-diameter portion 13 function as both-end supporting portions of the bearing.
  • the X-ray tube 1 has a tube portion 40 provided inside the fixed shaft 10 .
  • the annular portion 16 is joined to the second bottom surface 10b2 of the fixed shaft 10 in a liquid-tight manner.
  • the pipe portion 40 has an outer peripheral surface that 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 cooling liquid L together with the pipe portion 40 .
  • the pipe portion 40 has an intake port 40 a for taking in the cooling liquid L and a discharge port 40 b for discharging the cooling liquid L into the fixed shaft 10 .
  • the inlet 40a is located on the side of the fixed shaft 10 extending outward from the second bottom surface 10b2.
  • the discharge port 40b is positioned with a gap in the bottom surface of the heat transfer portion (heat transfer hole) 10a in the direction along the rotation axis a.
  • the tube portion 45 has an outlet 45a for taking out the cooling liquid L to the outside.
  • the cooling liquid 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, and is discharged from the discharge port 40b into the fixed shaft 10, whereupon the tube portion 40 , and the fixed shaft 10 , and taken out from the outlet 45 a of the tube portion 45 .
  • the cooling liquid L may be circulated in the opposite direction.
  • the pipe portion 45 forms an inlet for the cooling liquid L
  • the pipe portion 40 forms an outlet for the cooling liquid L.
  • FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube 1 according to this embodiment, and shows a state in which heat is input to the anode target 50 and the anode target 50 is cooled.
  • the anode target 50 thermally expands.
  • stress due to thermal expansion propagates to a portion that is integral with the anode target 50 or that is strongly bonded to the anode target 50, causing thermal deformation.
  • the portion of the first cylinder 21 located in the area A1 is likely to be thermally deformed.
  • the portion of the first cylinder 21 located in the region A1 can be expanded radially outward by up to 100 ⁇ m.
  • the second cylinder 22 is not physically fixed with respect to the first cylinder 21 .
  • the second cylinder 22 is spaced from the first cylinder 21 . Since the second cylinder 22 is not firmly connected to the first cylinder 21 , the stress due to the deformation of the first cylinder 21 is difficult 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 centrifugal force, and a vacuum space is generated on the large diameter portion 11 side.
  • a reservoir space for the liquid metal LM is formed in advance by the concave surfaces S11c, S11d, and S11e, the liquid metal LM cannot be supplied to the gap between the first cylinder 21 and the second cylinder 22 and the bearing gap. can be done. Also from the above, it is possible to suppress the deterioration of the bearing performance. Moreover, the heat transfer from the anode target 50 to the large diameter portion 11 side is not hindered.
  • the second member 23b When fitting the second member 23b into the recessed portion 22r, unlike the present embodiment, the second member 23b may be fitted into the recessed portion 22r using an interference fit. Also in this case, deformation of the second cylinder 22 due to thermal expansion of the anode target 50 can be suppressed. This is because the end of the first cylinder 21 is difficult to deform even if the anode target 50 thermally expands, and the second cylinder 22 is indirectly fixed to the end of the first cylinder 21 that is difficult to deform.
  • the relative position of the second cylinder 22 with respect to the first cylinder 21 may be fixed by interference fit. 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 for fixing the relative position of the second cylinder 22 with respect to the first cylinder 21 is not limited to the interference fit, and may be performed by brazing, welding, screws, or the like. You may
  • the end portion of the second cylinder 22 on the side of the first end surface 22 e 1 is indirectly fixed to the first cylinder 21 via the first restricting member 23 .
  • the end of the second cylinder 22 on the side of the first end face 22e1 may not be fixed.
  • the end of the second cylinder 22 on the side of the second end face 22 e 2 may be indirectly fixed to the first cylinder 21 via the second restricting member 24 . Since the heat transfer path from the anode target 50 is longer on the second end face 22e2 side than on the first end face 22e1, deformation of the second cylinder 22 can be further suppressed.
  • the end of the second cylinder 22 on the side of the first end face 22e1 is indirectly fixed to the first cylinder 21 via the first restricting member 23, and the end of the second cylinder 22 on the side of the second end face 22e2 The end may be indirectly fixed to the first cylinder 21 via the second restricting member 24 .
  • the second distance DI2 is greater than or equal to the first distance DI1.
  • the second distance DI2 exceeds the first distance DI1.
  • the third distance DI3 is greater than or equal to the first distance DI1.
  • the third distance DI3 exceeds the first distance DI1.
  • the third distance DI3 is greater than or equal to the second distance DI2. In this embodiment, the third distance DI3 exceeds the second distance DI2.
  • the gap between the inner peripheral surface of the first cylinder 21 and the outer peripheral surface of the second cylinder 22 is defined as a fourth gap g4, and the inner peripheral surface of the first cylinder 21 and the seal component
  • the gap between 90 and the outer peripheral surface S90a is defined as a fifth gap g5.
  • the second gap g2 connects the through hole h to the first gap g1.
  • the fifth gap g5 connects the through hole h to the fourth gap g4.
  • the X-ray tube device includes the rotating anode type X-ray tube 1 .
  • the X-ray tube 1 comprises a plain bearing unit U, which has a sealing part 90 .
  • the sealing component 90 of this embodiment is formed in the same manner as the sealing component 90 of the first embodiment. Therefore, this embodiment can obtain the same effect as the first embodiment.
  • the rotating body 20 has a first cylinder 21 and a second cylinder 22 .
  • the first cylinder 21 is formed in a tubular shape extending along the rotation axis a, and positioned to surround the fixed shaft 10 .
  • the second cylinder 22 is formed in a cylindrical shape extending along the rotation axis a, is located between the fixed shaft 10 and the first cylinder 21, includes a radial bearing surface S20b on an inner peripheral surface S20a, Rotational motion is restricted so that it does not rotate relative to the cylinder 21 .
  • the second cylinder 22 may be movable to eccentric positions 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 and the first cylinder 21 and the second cylinder 22, and forms a hydrodynamic radial plain bearing Ba together with the radial bearing surface S11a and the radial bearing surface S20b. , the radial bearing surface S11b and the radial bearing surface S20b form a dynamic pressure type radial slide bearing Bb.
  • 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 firmly bonded to the anode target 50 or integrally formed with the anode target 50 and the second cylinder 22 forming the radial plain bearings Ba, Bb are physically independent.
  • the second cylinder 22 is less likely to be adversely affected by thermal expansion of the anode target 50 .
  • Modification 1 (FIG. 5), Modification 2 (FIG. 6), Modification 3 (FIG. 7), Modification 4 (FIG. 8), and Modification 5 (FIG. 9) can be applied.
  • FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the X-ray tube 1 according to Modification 1, showing the fixed shaft 10 and the rotating body 20. As shown in FIG.
  • the rotating body 20 may be formed without the second restricting member 24.
  • Seal component 90 is secured to first cylinder 21 using screws 120 .
  • the seal component 90 faces the second end face 22e2 of the second cylinder 22. As shown in FIG. Thereby, the seal component 90 can limit the movement of the second cylinder 22 in the direction along the rotation axis a.
  • the sealing part 90 faces the first cylinder 21 but does not face the second cylinder 22 in the direction perpendicular to the rotation axis a.
  • the gap between the second end face 22e2 of the second cylinder 22 and the second end face 91c of the seal component 90 is defined as a sixth gap g6.
  • the fifth gap g5 connects the through hole h to the fourth gap g4. Furthermore, the fifth gap g5 connects the through hole h to the first gap g1 via the sixth gap g6.
  • the third distance DI3 is greater than or equal to the first distance DI1.
  • the third distance DI3 exceeds the first distance DI1.
  • the large diameter portion 11 may be formed without the concave surface S11d called the run-up section, and in this case, the radial bearing surface S11a may exist up to the end of the large diameter portion 11 .
  • the large diameter portion 11 may be formed without the concave surface S11e called the run-up section, and in this case, the radial bearing surface S11b may exist up to the end of the large diameter portion 11 .
  • the through hole h opens in the trapping concave surface S90c closest to the large-diameter portion 11, but may open in a trapping concave surface other than the trapping concave surface S90c.
  • through hole h may open into capture concave surface S90d.
  • the seal component 90 may include both a through hole h opening in the trapping concave surface S90c and a through hole h opening in the trapping concave surface S90d.

Landscapes

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Abstract

長期にわたっ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。 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、を備える。前記固定シャフトは、第1ラジアル軸受面を含む径大部と、径小部と、を有する。前記回転体は、第2ラジアル軸受面を含む回転体本体と、シール部品と、を有する。前記シール部品は、第2外周面と、第2内周面と、前記第2内周面に開口し前記第2外周面側に凹み前記潤滑剤を捕捉可能な捕捉凹面と、貫通孔と、を含んでいる。前記貫通孔は、第1開口と、第2開口と、を有し、前記捕捉凹面で囲まれた空間を前記第1ラジアル軸受面と前記第2ラジアル軸受面との間の第1隙間につなげている。

Description

すべり軸受ユニット及び回転陽極型X線管
 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。
特開2012-104402号公報 特開2016-9617号公報 特開平11-213927号公報
 本実施形態は、長期にわたっ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出し、第1外周面に第1ラジアル軸受面を含む径大部と、前記径大部と一体に形成され前記径大部の第1外径より小さい第2外径を持つ径小部と、を有する固定シャフトと、
 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、前記径大部を囲んで位置し、第1内周面に第2ラジアル軸受面を含む回転体本体と、
  前記回転体本体に固定され、筒状に形成され、前記径小部を囲んで位置し、第2外周面と、第2内周面と、前記第2内周面に開口し前記第2外周面側に凹み前記潤滑剤を捕捉可能な捕捉凹面と、貫通孔と、を含むシール部品と、を有し、
 前記潤滑剤は、前記固定シャフトと前記回転体との間の隙間に充填され、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、
 前記貫通孔は、前記捕捉凹面に開口した第1開口と、前記シール部品のうち前記第2内周面及び前記捕捉凹面以外の面に開口した第2開口と、を有し、前記第1開口から前記第2開口まで前記シール部品を貫通し、前記捕捉凹面で囲まれた空間を前記第1ラジアル軸受面と前記第2ラジアル軸受面との間の第1隙間につなげている。
 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出し第1外周面に第1ラジアル軸受面を含む径大部と前記径大部と一体に形成され前記径大部の第1外径より小さい第2外径を持つ径小部とを有する固定シャフトと、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、
 前記回転体に固定された陽極ターゲットと、
 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、前記径大部を囲んで位置し、第1内周面に第2ラジアル軸受面を含む回転体本体と、
  前記回転体本体に固定され、筒状に形成され、前記径小部を囲んで位置し、第2外周面と、第2内周面と、前記第2内周面に開口し前記第2外周面側に凹み前記潤滑剤を捕捉可能な捕捉凹面と、貫通孔と、を含むシール部品と、を有し、
 前記潤滑剤は、前記固定シャフトと前記回転体との間の隙間に充填され、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、
 前記貫通孔は、前記捕捉凹面に開口した第1開口と、前記シール部品のうち前記第2内周面及び前記捕捉凹面以外の面に開口した第2開口と、を有し、前記第1開口から前記第2開口まで前記シール部品を貫通し、前記捕捉凹面で囲まれた空間を前記第1ラジアル軸受面と前記第2ラジアル軸受面との間の第1隙間につなげている。
図1は、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2は、図1に示したX線管の一部を示す拡大断面図である。 図3は、図1に示した固定シャフトの一部を示す側面図である。 図4は、上記第1の実施形態に係るX線管の一部を示す拡大断面図であり、固定シャフト及び回転体を示す図である。 図5は、上記第1の実施形態の変形例1に係るX線管の一部を示す拡大断面図であり、固定シャフト及び回転体を示す図である。 図6は、上記第1の実施形態の変形例2に係るX線管の一部を示す拡大断面図であり、固定シャフト及び回転体を示す図である。 図7は、上記第1の実施形態の変形例3に係るX線管の一部を示す拡大断面図であり、固定シャフト及び回転体を示す図である。 図8は、上記第1の実施形態の変形例4に係るX線管の一部を示す拡大断面図であり、固定シャフト及び回転体を示す図である。 図9は、上記第1の実施形態の変形例5に係るX線管の一部を示す拡大断面図であり、固定シャフト及び回転体を示す図である。 図10は、第2の実施形態に係るX線管装置を示す断面図である。 図11は、上記第2の実施形態に係るX線管の一部を示す拡大断面図であり、固定シャフト及び回転体を示す図である。 図12は、上記第2の実施形態の変形例1に係るX線管の一部を示す拡大断面図であり、固定シャフト及び回転体を示す図である。 図13は、第3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X線管の一部を示す拡大断面図である。 図15は、図14に示したX線管の一部をさらに拡大して示す断面図である。 図16は、図13に示した第2円筒を示す斜視図である。 図17は、図13に示した第1制限部材を示す斜視図である。 図18は、上記第3の実施形態に係るX線管の一部を示す拡大断面図であり、陽極ターゲットに熱が入力され、陽極ターゲットが冷却されるまでの状態を示す図である。 図19は、上記第3の実施形態の変形例1に係るX線管の一部を示す拡大断面図であり、固定シャフト及び回転体を示す図である。
 以下に、本発明の各実施形態について、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。
 (第1の実施形態)
 まず、第1の実施形態に係るX線管装置について説明する。図1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2は、図1に示したX線管1の一部を示す拡大断面図である。図3は、図1に示した固定シャフト10の一部を示す側面図である。図4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、固定シャフト10及び回転体20を示す図である。
 図1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20と、潤滑剤としての液体金属LMと、を備え、すべり軸受を使っている。
 図1乃至図3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を有している。固定シャフト10は、径大部11及び径小部13を備えている。径大部11及び径小部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、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。領域A2は、回転軸線aに沿った方向にて領域A1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、外周面S11を備えている。外周面S11は、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、一端面S11fと、回転軸線aに沿った方向にて一端面S11fの反対側に位置する他端面S11gと、を有している。
 一端面S11fは、スラスト軸受面S11iと、凹面S11mと、を有している。凹面S11mは、一端面S11fに開口し、他端面S11g側に凹んでいる。回転軸線aに沿った方向から一端面S11fをみた場合、スラスト軸受面S11iは円環状の形状を有し、凹面S11mは円形の形状を有しスラスト軸受面S11iで囲まれている。
 他端面S11gは、スラスト軸受面S11jと、凹面S11nと、を有している。スラスト軸受面S11jは、後述するシール部品90と対向している。凹面S11nは、他端面S11gに開口し、一端面S11f側に凹んでいる。回転軸線aに沿った方向から他端面S11gをみた場合、スラスト軸受面S11jは円環状の形状を有し、凹面S11nは円環状の形状を有しスラスト軸受面S11jで囲まれている。なお、径小部13は、他端面S11gのうち凹面S11nで囲まれた領域から連続的に形成されている。
 ラジアル軸受面S11a及びラジアル軸受面S11bは、それぞれ径大部11の外周面S11に全周にわた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S11に全周にわた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、複数の掻き込み凹面(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。複数の掻き込み凹面Paは、それぞれプレーン面Saに開口し、回転軸線a側に凹み、液体金属LMを掻き込むために形成されている。複数の掻き込み凹面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S11に全周にわたって並べられている。各々の掻き込み凹面Paは、周方向に対して斜線状に延出して配列されている。掻き込み凹面Paは、回転軸線a側に位置する底面Scを含んでいる。
 回転軸線aに沿った方向において、複数の掻き込み凹面Paは、間隔を置いて形成されている。但し、複数の掻き込み凹面Paは、回転軸線aに沿った方向において、つながってもよい。また、複数の掻き込み凹面Paのうち凹面S11c側の掻き込み凹面Paは、凹面S11cに接していないが、凹面S11cに接してもよい。同様に、複数の掻き込み凹面Paのうち凹面S11d側の掻き込み凹面Paは、凹面S11dに接していないが、凹面S11dに接してもよい。
 ラジアル軸受面S11bは、プレーン面Sbと、複数の掻き込み凹面(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。複数の掻き込み凹面Pbは、それぞれプレーン面Sbに開口し、回転軸線a側に凹み、液体金属LMを掻き込むために形成されている。複数の掻き込み凹面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S11に全周にわたって並べられている。掻き込み凹面Pbは、周方向に対して斜線状に延出して配列されている。掻き込み凹面Pbは、回転軸線a側に位置する底面Scを含んでいる。
 回転軸線aに沿った方向において、複数の掻き込み凹面Pbは、間隔を置いて形成されている。但し、複数の掻き込み凹面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。また、複数の掻き込み凹面Pbのうち凹面S11c側の掻き込み凹面Pbは、凹面S11cに接していないが、凹面S11cに接してもよい。同様に、複数の掻き込み凹面Pbのうち凹面S11e側の掻き込み凹面Pbは、凹面S11eに接していないが、凹面S11eに接してもよい。
 各々の掻き込み凹面Pa及び各々の掻き込み凹面Pbは、数十μmの深さを有した溝で形成されている。複数の掻き込み凹面Pa及び複数の掻き込み凹面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。
 なお、固定シャフト10は、シェルタ及び上記シェルタにつながった複数の貫通孔を備えてもよい。上記シェルタは、液体金属LMが適量充填される固定シャフト10の内部空間である。複数の貫通孔は、凹面S11cに開口した一以上の貫通孔を含んでいる。
 複数の貫通孔は、凹面S11dに開口した一以上の貫通孔をさらに含んでいる。
 又は、複数の貫通孔は、凹面S11dではなく凹面S11eに開口した一以上の貫通孔をさらに含んでいる。
 又は、複数の貫通孔は、凹面S11dに開口した一以上の貫通孔と、凹面S11eに開口した一以上の貫通孔と、をさらに含んでいる。
 上記シェルタ及び上記複数の貫通孔は、液体金属LMの循環路を形成することができる。
 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、プレーン面Sa,Sb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)と回転体20との間の隙間は、ラジアル軸受面S11a(プレーン面Sa)と回転体20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)と回転体20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)と回転体20(内周面S20a)との間の隙間、及びラジアル軸受面S11b(プレーン面Sb)と回転体20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)と回転体20との間の隙間は、0.1乃至3mmである。
 凹面S11cと回転体20との間の空間、凹面S11dと回転体20との間の空間、及び凹面S11eと回転体20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固定シャフト10のラジアル軸受面と回転体20のラジアル軸受面と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。
 径小部13は、円柱状に形成され、径大部11の一端側に位置している。径小部13は、径大部11の外径(プレーン面Saの外径又はプレーン面Sbの外径)DO3より小さい外径DO4を持っている。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。
 図1及び図2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、回転体本体27と、シール部品90と、筒部25と、を備えている。回転体本体27及びシール部品90は、それぞれFe合金、Mo合金等の金属で形成されている。筒部25は、銅(Cu)、銅合金等の金属で形成されている。
 回転体本体27は、第1円筒21と、蓋部29と、を備えている。
 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、全長にわたって均一な内径及び外径を有している。第1円筒21は、内周面S20aを有している。内周面S20aは、ラジアル軸受面S20bを含んでいる。ラジアル軸受面S20b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S20bは、滑らかな内周面であり、プレーン面である。
 蓋部29は、円板状に形成され、第1円筒21と一体に形成され、第1円筒21の一端側を液密に閉塞している。蓋部29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S20iを含んでいる。
 図2及び図4に示すように、シール部品90は、回転体本体27に固定され、筒状に形成され、径小部13を囲んで位置している。シール部品90は、筒部91と、鍔部92と、を有している。筒部91は、外周面S90aと、内周面S90bと、複数の捕捉凹面S90c,S90d,S90eと、貫通孔hと、を含んでいる。
 また、シール部品90は、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S20jを含んでいる。
 シール部品90の内周面S90bと固定シャフト10(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、シール部品90(筒部91)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。回転軸線aに垂直な方向における内周面S90bと径小部13との間の上記隙間は、50乃至300μmの範囲内である。
 捕捉凹面S90c,S90d,S90eは、それぞれ内周面S90bに開口し、外周面S90a側に凹み、液体金属LMを捕捉可能に構成されている。捕捉凹面S90c,S90d,S90eは、それぞれ筒部91の内周面S90bに全周にわたって形成されている。その場合、捕捉凹面S90c,S90d,S90eは、それぞれ円環状の溝である。捕捉凹面S90c,S90d,S90eは、それぞれ外周面S90a側に位置する底面を含んでいる。例えば、捕捉凹面S90cは、底面Sdを含んでいる。
 捕捉凹面S90c,S90d,S90eにおいて、捕捉凹面S90cは最も径大部11に近接し、捕捉凹面S90eは最も径大部11から離れている。回転軸線aに沿った方向において、捕捉凹面S90dは、捕捉凹面S90cと捕捉凹面S90eとの間に位置している。
 なお、シール部品90は、複数の捕捉凹面S90c,S90d,S90eを有していなくともよい。シール部品90は、少なくとも捕捉凹面S90cを有していればよい。
 貫通孔hは、捕捉凹面S90cに開口した第1開口OP1と、シール部品90(筒部91)のうち内周面S90b及び捕捉凹面S90c,S90d,S90e以外の面に開口した第2開口OP2と、を有している。貫通孔hは、第1開口OP1から第2開口OP2までシール部品90(筒部91)を貫通している。
 ここで、固定シャフト10のラジアル軸受面S11bと回転体20のラジアル軸受面S20bとの間の隙間を第1隙間g1とする。すると、貫通孔hは、捕捉凹面S90cで囲まれた空間を第1隙間g1につなげている。
 本第1の実施形態において、第1開口OP1は、捕捉凹面S90cの底面Sdに開口している。第2開口OP2は外周面S90aに開口している。シール部品90の外周面S90aは、回転体20の内周面S20aに隙間を置いて囲まれている。ここで、すべり軸受ユニットUにおいて、内周面S20aと外周面S90aとの間の隙間を第2隙間g2とする。すると、第2隙間g2は、貫通孔hを第1隙間g1につなげている。本実施形態において、g2>g1である。第2隙間g2の上限は、3mm程度であってもよい。
 なお、第2隙間g2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。ラジアルすべり軸受Bb及びスラストすべり軸受Bdの各々に隣から液体金属LMを供給できるため、軸受における液体金属LMの枯渇を抑制することができる。
 鍔部92は、円環状の形状を有し、外周面S90aを全周にわたって囲み、外周面S90aから連続的に一体に形成されている。シール部品90のうち鍔部92が、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に対するシール部品90の相対的な位置を固定するため、鍔部92の外周側に円環状の段差部が形成されてもよい。鍔部92の段差部を第1円筒21に嵌合させることができる。
 シール部品90は、ねじ120を用いて回転体本体27(第1円筒21)に固定されている。第1円筒21とシール部品90との境界は、全周にわたって溶接されている。溶接部130により、第1円筒21とシール部品90との隙間を液密に閉塞することができるため、第1円筒21とシール部品90との隙間を介した液体金属LMの漏洩を抑制することができる。
 図1及び図2に示すように、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2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と蓋部29との一体物の内部に固定シャフト10を嵌合する。その後、シール部品90で蓋をするため、シール部品90を第1円筒21に固定する。
 本実施形態において、蓋部29は第1円筒21と一体に形成されているが、蓋部29は第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。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)と回転体20との間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、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の底面Sc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S20b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S20b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S20i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S20j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。
 図1に示すように、陽極ターゲット50は、円環状に形成され、固定シャフト10、及び回転体20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、回転体20に固定され、回転体20と一体となっている。
 本実施形態において、陽極ターゲット本体51は、筒状の接続部110を介して回転体本体27(蓋部29)に間接に固定され、接続部110及び回転体本体27と一体となっている。なお、接続部110は、Mo合金等の金属で形成されている。接続部110は、断熱部として機能し、陽極ターゲット50から回転体20に熱を伝え難くするものである。
 陽極ターゲット本体51は、Mo、W(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。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Mo合金で形成され、ターゲット層52はW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。
 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、陽極ターゲット50(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、接続部110、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72は固定シャフト10の径小部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、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の径小部13を固定している。すなわち、径小部13は、軸受の片持ち支持部として機能している。
 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の外周面に対向し外囲器70を囲むように設けられている。ステータコイル2の形状は円環状である。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、回転体20は回転する。これにより、陽極ターゲット50も回転体20と一緒に回転する。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。
 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。
 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2及び図4に示すように、すべり軸受ユニットUの動作状態において、軸受(例えば、スラストすべり軸受Bd)から液体金属LMが押し出される場合がある。例えば、X線管1の動作中、固定シャフト10及び回転体20間に存在するガスの膨張により、固定シャフト10及び回転体20間の隙間から、ガスとともに液体金属LMの一部が軸受外部に瞬間的に噴出する場合がある。
 しかしながら、固定シャフト10は凹面S11nを有している。軸受から固定シャフト10の径小部13側にガス及び液体金属LMが押し出されても、押し出されたガス及び液体金属LMの衝撃を凹面S11nで吸収することができる。
 なお、固定シャフト10に凹面S11nを形成することで、他端面S11gにスラスト軸受面S11jを高精度に形成することができる。
 さらに、すべり軸受ユニットUはシール部品90を備えている。そのため、シール部品90の内周面S90bと径小部13との間に液体金属LMが押し出されても、シール部品90の複数の捕捉凹面S90c,S90d,S90eは、押し出された液体金属LMを捕捉することができる。
 これにより、すべり軸受ユニットUの外側への液体金属LMの漏洩を抑制することができる。外囲器70の内部への液体金属LMの飛散は抑制されるため、X線管1に生じる恐れのある放電の発生を抑制することができ、ひいては、X線管1の製品寿命の長期化を図ることができ、X線管1の製品信頼性の向上を図ることができる。そして、X線管1は、機能を失うことなく動作を継続することができる。
 貫通孔hは、捕捉凹面S90cで囲まれた空間を、第2隙間g2を介して第1隙間g1及び第3隙間g3につなげている。ここで、第3隙間g3は、回転軸線aに沿った方向において、径大部11とシール部品90との間の隙間である。貫通孔hは、捕捉凹面S90c、第2隙間g2等とともに液体金属LMの循環路を構成している。捕捉凹面S90cで液体金属LMを捕捉した場合、その液体金属LMを、再度、軸受に利用することができる。そのため、軸受における液体金属LMの枯渇を抑制することができる。
 ここで、固定シャフト10及びシール部品90の寸法について説明する。
 図3及び図4に示すように、前記回転軸線aに垂直な方向において、回転軸線aから貫通孔hの第1開口OP1までの最長の距離を第1距離DI1とし、回転軸線aから貫通孔hの第2開口OP2までの最長の距離を第2距離DI2とし、回転軸線aから掻き込み凹面Pa,Pbの各々の底面Scまでの距離を第3距離DI3とする。
 第2距離DI2は、第1距離DI1以上である。遠心力により、液体金属LMを第1開口OP1から第2開口OP2まで貫通孔hの内部を移動させることができる。液体金属LMを捕捉凹面S90cの内部から貫通孔hを介して第2隙間g2に移動させることができるため、液体金属LMを良好に循環させることができる。
 第3距離DI3は、第1距離DI1以上である。第3距離DI3が第1距離DI1未満である場合と比較して、捕捉凹面S90cの内部の液体金属LMを掻き込み凹面Pa,Pb側に良好に供給することができる。これにより、回転体20の回転動作時、液体金属LMの回転軸線a側の液面を、掻き込み凹面Pa,Pbの各々の底面Scより回転軸線a側に位置させ易くなり、軸受(ラジアルすべり軸受Ba,Bb)における液体金属LMの枯渇を抑制することができる。
 さらに、第3距離DI3は、第2距離DI2以上である。本実施形態において、第3距離DI3は、第2距離DI2を超えている。第3距離DI3が第2距離DI2未満である場合と比較して、貫通孔hの内部の液体金属LMを掻き込み凹面Pa,Pb側に良好に供給することができる。そして、軸受における液体金属LMの枯渇を、一層、抑制することができる。
 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、陽極ターゲット50、陰極60、外囲器70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、固定シャフト10を中心に回転自在な回転体20、液体金属LM等を備えている。固定シャフト10は、回転軸線aに沿って延出し外周面S11にラジアル軸受面S11a及びラジアル軸受面S11bを含む径大部11と、径大部11の外径DO3より小さい外径DO4を持つ径小部13と、を有している。
 回転体20は、回転体本体27と、シール部品90と、を有している。回転体本体27は、回転軸線aに沿って延出して筒状に形成され、径大部11を囲んで位置し、内周面S20aにラジアル軸受面S20bを含んでいる。シール部品90は、回転体本体27に固定され、筒状に形成され、径小部13を囲んで位置し、外周面S90aと、内周面S90bと、内周面S90bに開口し外周面S90a側に凹み液体金属LMを捕捉可能な捕捉凹面S90c,S90d,S90eと、貫通孔hと、を含んでいる。
 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S20b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。液体金属LMは、ラジアル軸受面S11b及びラジアル軸受面S20b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。
 貫通孔hは、捕捉凹面S90cに開口した第1開口OP1と、シール部品90のうち内周面S90b及び捕捉凹面S90c,S90d,S90e以外の面に開口した第2開口OP2と、を有している。貫通孔hは、第1開口OP1から第2開口OP2までシール部品90を貫通し、捕捉凹面S90cで囲まれた空間をラジアル軸受面S11bとラジアル軸受面S20bとの間の第1隙間g1につなげている。
 貫通孔hは、捕捉凹面S90c等とともに液体金属LMの循環路を構成している。捕捉凹面S90cで液体金属LMを捕捉した場合、その液体金属LMを、再度、軸受に利用することができる。そのため、軸受における液体金属LMの枯渇を抑制することができる。
 貫通孔hの第1開口OP1は、捕捉凹面S90cのうち回転軸線aから最も離れた位置に形成されている。これにより、捕捉凹面S90cで囲まれた空間に液体金属LMが取り残される事態を回避することができる。
 上記のことから、長期にわたっ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を備えたX線管1を得ることができる。
 (第1の実施形態の変形例1)
 次に、上記第1の実施形態の変形例1について説明する。X線管1(すべり軸受ユニットU)は、本変形例1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5は、本変形例1に係るX線管1の一部を示す拡大断面図であり、固定シャフト10及び回転体20を示す図である。
 図5に示すように、第3距離DI3は、第2距離DI2と同一であってもよい。本変形例1において、g2=g1である。貫通孔hの内部の液体金属LMを掻き込み凹面Pa,Pb側に良好に供給することができる。そして、軸受における液体金属LMの枯渇を、一層、抑制することができる。
 その他、本変形例1は、上記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
 (第1の実施形態の変形例2)
 次に、上記第1の実施形態の変形例2について説明する。X線管1(すべり軸受ユニットU)は、本変形例2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6は、本変形例2に係るX線管1の一部を示す拡大断面図であり、固定シャフト10及び回転体20を示す図である。
 図6に示すように、例えば、液体金属LMの流動性の理由により、第3距離DI3は、第2距離DI2未満であってもよい。g2<g1である。本変形例2においても、貫通孔hは、捕捉凹面S90c等とともに液体金属LMの循環路を構成している。そのため、本変形例2は、上記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
 (第1の実施形態の変形例3)
 次に、上記第1の実施形態の変形例3について説明する。X線管1(すべり軸受ユニットU)は、本変形例3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7は、本変形例3に係るX線管1の一部を示す拡大断面図であり、固定シャフト10及び回転体20を示す図である。
 図7に示すように、シール部品90は、外周面S90aに開口し内周面S90b側に凹んだリザーバ凹面S90fを有してもよい。リザーバ凹面S90fは、液体金属LMを収容可能である。貫通孔hの第2開口OP2は、リザーバ凹面S90fに開口している。リザーバ凹面S90f及び第2隙間g2は、貫通孔hを第1隙間g1及び第3隙間g3につなげている。
 本変形例3によれば、第2隙間g2に加え、リザーバ凹面S90fで囲まれた空間においても、液体金属LMを収容することができる。軸受における液体金属LMの枯渇を、一層、抑制することができる。その他、本変形例3は、上記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
 (第1の実施形態の変形例4)
 次に、上記第1の実施形態の変形例4について説明する。X線管1(すべり軸受ユニットU)は、本変形例4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8は、本変形例4に係るX線管1の一部を示す拡大断面図であり、固定シャフト10及び回転体20を示す図である。
 図8に示すように、捕捉凹面S90cで囲まれた空間の体積は、内周面S90b側から外周面S90a側に近づくにつれて漸減してもよい。捕捉凹面S90cで捕捉した液体金属LMを貫通孔hの第1開口OP1に向かい易くすることができる。その他、本変形例4は、上記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
 (第1の実施形態の変形例5)
 次に、上記第1の実施形態の変形例5について説明する。X線管1(すべり軸受ユニットU)は、本変形例5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9は、本変形例5に係るX線管1の一部を示す拡大断面図であり、固定シャフト10及び回転体20を示す図である。
 図9に示すように、シール部品90は、複数の貫通孔hを備えてもよい。各々の貫通孔hは、捕捉凹面S90cの底面Sdに開口した第1開口OP1と、シール部品90の外周面S90aに開口した第2開口OP2と、を有している。本変形例5において、シール部品90は、2つの貫通孔hを備えているが、3つ以上の貫通孔hを備えてもよい。シール部品90が1つの貫通孔hを備えている場合と比較し、捕捉凹面S90cで捕捉した液体金属LMを軸受側に戻し易くすることができる。その他、本変形例5は、上記第1の実施形態と同様の効果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10は、本第2の実施形態に係るX線管装置を示す断面図である。図11は、本第2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、固定シャフト10及び回転体20を示す図である。なお、図11において、筒部25の図示を省略している。
 図10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。本実施形態において、鍔部17は、径大部11の凹面S11eから連続的に形成されている。言い換えると、鍔部17及び径大部11は、同一材料で同時に形成されている。但し、互いに物理的に独立した鍔部17及び径大部11等を用意し、径大部11に鍔部17を固定することで固定シャフト10を形成してもよい。
 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、筒状に形成されている。回転軸線aに沿った方向において、軸受部材26は、回転体本体27(第1円筒21)とともに鍔部17を挟んでいる。例えば、本第2の実施形態のように、第1円筒21に対する軸受部材26の相対的な位置を固定するため、軸受部材26の外周側に円環状の段差部が形成されてもよい。軸受部材26の段差部を第1円筒21に嵌合させることができる。
 同様に、第1円筒21及び軸受部材26に対するシール部品90の相対的な位置を固定するため、鍔部92の外周側に円環状の段差部が形成されてもよい。鍔部92の段差部を軸受部材26に嵌合させることができる。
 図11に示すように、シール部品90及び軸受部材26は、ねじ120を用いて回転体本体27(第1円筒21)に固定されている。第1円筒21と軸受部材26との境界は、全周にわたって溶接されている。溶接部140により、第1円筒21と軸受部材26との隙間を液密に閉塞することができるため、第1円筒21と軸受部材26との隙間を介した液体金属LMの漏洩を抑制することができる。軸受部材26とシール部品90との境界は、全周にわたって溶接されている。溶接部150により、軸受部材26とシール部品90との隙間を液密に閉塞することができるため、軸受部材26とシール部品90との隙間を介した液体金属LMの漏洩を抑制することができる。
 鍔部17は、スラスト軸受面S11iと、回転軸線aに沿った方向においてスラスト軸受面S11iの反対側に位置したスラスト軸受面S11jと、を含んでいる。回転体本体27(第1円筒21)は、回転軸線aに沿った方向に鍔部17のスラスト軸受面S11iと対向したスラスト軸受面S20iを含んでいる。軸受部材26は、回転軸線aに沿った方向に鍔部17のスラスト軸受面S11jと対向したスラスト軸受面S20jを含んでいる。
 液体金属LMは、鍔部17のスラスト軸受面S11i及び第1円筒21のスラスト軸受面S20i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、鍔部17のスラスト軸受面S11j及び軸受部材26のスラスト軸受面S20j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。
 ここで、すべり軸受ユニットUにおいて、第2隙間g2は、シール部品90の外周面S90aと軸受部材26の内周面S26との間の隙間である。
 シール部品90は、円環部91aを有している。円環部91aは、捕捉凹面S90cの一部である第1端面91bと、回転軸線aに沿った方向において第1端面91bの反対側に位置し径大部11と対向した第2端面91cとを含んでいる。貫通孔hの第1開口OP1は、第1端面91b及び底面Sdの少なくとも一方に開口している。本実施形態において、第1開口OP1は第1端面91bに開口している。貫通孔hの第2開口OP2は、第2端面91cに開口している。貫通孔hは、第1開口OP1から第2開口OP2までシール部品90(円環部91a)を貫通している。
 本実施形態において、貫通孔hは、回転軸線aに沿った方向に延出している。第2距離DI2は、第1距離DI1と同一である。
 貫通孔hは、捕捉凹面S90cで囲まれた空間を第3隙間g3につなげている。本実施形態において、径大部11及びシール部品90は、液体金属LMとともにスラストすべり軸受を形成していない。そのため、貫通孔hの第2開口OP2を、第3隙間g3に直につなげることができる。第3隙間g3は、貫通孔hを第1隙間g1等につなげている。
 上記のように構成された第2の実施形態に係るX線管装置によれば、X線管1は、すべり軸受ユニットU、陽極ターゲット50、陰極60、外囲器70等を備えている。すべり軸受ユニットUは、第3隙間g3から離れた位置にスラストすべり軸受を有している。
 貫通孔hは、第3隙間g3に直につながった第2開口OP2を有し、捕捉凹面S90c等とともに液体金属LMの循環路を構成している。捕捉凹面S90cで液体金属LMを捕捉した場合、スラストすべり軸受に悪影響を及ぼすこと無しに、液体金属LMを、再度、軸受に利用することができる。
 上記のことから、本第2の実施形態においても、上記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。本第2の実施形態は、長期にわたっ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を備えたX線管1を得ることができる。
 なお、本第2の実施形態に、上記変形例1(図5)、上記変形例2(図6)、上記変形例3(図7)、上記変形例4(図8)、及び上記変形例5(図9)の1以上の技術を適用可能である。
 (第2の実施形態の変形例1)
 次に、上記第2の実施形態の変形例1について説明する。X線管1(すべり軸受ユニットU)は、本変形例1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、本変形例1に係るX線管1の一部を示す拡大断面図であり、固定シャフト10及び回転体20を示す図である。
 図12に示すように、貫通孔hは、回転軸線aに沿った方向に延出していなくともよい。第2距離DI2は、第1距離DI1を超えてもよい。すなわち、回転軸線aに垂直な方向において、回転軸線aから貫通孔hの第2開口OP2までの最長の距離は、回転軸線aから貫通孔hの第1開口OP1までの最長の距離を超えてもよい。本変形例1においても、上記第2の実施形態と同様の効果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1の実施形態と同様に構成されている。図13は、本第3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X線管1の一部を示す拡大断面図である。図14において、筒部25の図示を省略している。図15は、図14に示したX線管1の一部をさらに拡大して示す断面図である。図16は、図13に示した第2円筒22を示す斜視図である。図17は、図13に示した第1制限部材23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、径小部12をさらに備えている。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の他端側に位置している。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。なお、回転軸線aに沿った方向から一端面S11fをみた場合、凹面S11mは、円環状の形状を有し、スラスト軸受面S11iと径小部12との間に位置している。
 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。本実施形態において、第1底面10b1は径小部12に位置し、第2底面10b2は径小部13に位置している。
 熱伝達部10aは、回転軸線aに沿って延出し、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、第1底面10b1に開口していない。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。なお、領域A1は、陽極ターゲット50で囲まれた領域である。
 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、シール部品90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。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。
 図13乃至図16に示すように、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、径大部11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、筒状に形成されている。第2円筒22は、固定シャフト10の径大部11と第1円筒21との間に位置している。本実施形態において、第2円筒22は、全長にわた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)の外径(外径DO3)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1円筒21はラジアル軸受面S20bを含んでいない。第2円筒22は、ラジアル軸受面S20bを含む内周面S20aを有している。ラジアル軸受面S20bは、少なくとも領域A1及び領域A2に位置している。本実施形態において、ラジアル軸受面S20b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に沿った方向における第2円筒22の長さは、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13、図14、及び図17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S20iを含んでいる。スラスト軸受面S20i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17において、スラスト軸受面S20i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の循環路として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(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13乃至図15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及び第1円筒21は、回転体本体27として機能している。
 シール部品90は、ねじ120を用いて回転体本体27に固定されている。シール部品90は、少なくとも第1円筒21に間接に固定されていればよい。回転体本体27(第2制限部材24)とシール部品90との境界は、全周にわたって溶接されている。溶接部130により、第2制限部材24とシール部品90との隙間を液密に閉塞することができるため、第2制限部材24とシール部品90との隙間を介した液体金属LMの漏洩を抑制することができる。
 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との一体物である回転体本体27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。次いで、シール部品90を回転体本体27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ている。
 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。径小部12及び径小部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、シール部品90と、の間の複数の隙間に充填されている。
 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、シール部品90と、の間の複数の隙間を移動可能である。
 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。
 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。
 外囲器70は開口部71をさらに有している。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の径小部12に気密に接合されている。本実施形態において、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の径小部12及び径小部13を固定している。すなわち、径小部12及び径小部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L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(熱伝達穴)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。
 図18は、本実施形態に係る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18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側の方が陽極ターゲット50からの熱伝達パスが長いため、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。
 ここで、固定シャフト10及びシール部品90の寸法について説明する。
 図3及び図15に示すように、第2距離DI2は、第1距離DI1以上である。本実施形態において、第2距離DI2は、第1距離DI1を超えている。第3距離DI3は、第1距離DI1以上である。本実施形態において、第3距離DI3は、第1距離DI1を超えている。さらに、第3距離DI3は、第2距離DI2以上である。本実施形態において、第3距離DI3は、第2距離DI2を超えている。
 さらに、ここで、すべり軸受ユニットUにおいて、第1円筒21の内周面と第2円筒22の外周面との間の隙間を第4隙間g4とし、第1円筒21の内周面とシール部品90の外周面S90aとの間の隙間を第5隙間g5とする。第2隙間g2は、貫通孔hを第1隙間g1につなげている。第5隙間g5は、貫通孔hを第4隙間g4につなげている。
 上記のように構成された第3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を備え、すべり軸受ユニットUはシール部品90を有している。本実施形態のシール部品90は、上記第1の実施形態のシール部品90と同様に形成されている。そのため、本実施形態は、上記第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
 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S20aにラジアル軸受面S20b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S20b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S20b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。本実施形態によれば、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。
 なお、本第3の実施形態に、上記変形例1(図5)、上記変形例2(図6)、上記変形例3(図7)、上記変形例4(図8)、及び上記変形例5(図9)の1以上の技術を適用可能である。
 (第3の実施形態の変形例1)
 次に、上記第3の実施形態の変形例1について説明する。X線管1(すべり軸受ユニットU)は、本変形例1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19は、本変形例1に係るX線管1の一部を示す拡大断面図であり、固定シャフト10及び回転体20を示す図である。
 図19に示すように、回転体20は、第2制限部材24無しに形成されてもよい。シール部品90は、ねじ120を用いて第1円筒21に固定されている。シール部品90は、第2円筒22の第2端面22e2と対向している。これにより、シール部品90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。
 回転軸線aに垂直な方向にて、シール部品90は、第1円筒21と対向しているが、第2円筒22と対向していない。すべり軸受ユニットUにおいて、第2円筒22の第2端面22e2とシール部品90の第2端面91cとの間の隙間を第6隙間g6とする。第5隙間g5は、貫通孔hを第4隙間g4につなげている。さらに、第5隙間g5は、貫通孔hを第6隙間g6を介して第1隙間g1につなげている。
 図3及び図19に示すように、第3距離DI3は、第1距離DI1以上である。本変形例1において、第3距離DI3は、第1距離DI1を超えている。本変形例1においても、上記第3の実施形態と同様の効果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。
 例えば、径大部11は、助走区間と呼ばれる凹面S11d無しに形成されてもよく、この場合、ラジアル軸受面S11aは、径大部11の端まで存在してもよい。径大部11は、助走区間と呼ばれる凹面S11e無しに形成されてもよく、この場合、ラジアル軸受面S11bは、径大部11の端まで存在してもよい。
 貫通孔hは、最も径大部11に近接した捕捉凹面S90cに開口しているが、捕捉凹面S90c以外の捕捉凹面に開口してもよい。例えば、貫通孔hは、捕捉凹面S90dに開口してもよい。又は、シール部品90は、捕捉凹面S90cに開口した貫通孔hと、捕捉凹面S90dに開口した貫通孔hと、の両方を備えてもよい。

Claims (20)

  1.  回転軸線に沿って延出し、第1外周面に第1ラジアル軸受面を含む径大部と、前記径大部と一体に形成され前記径大部の第1外径より小さい第2外径を持つ径小部と、を有する固定シャフトと、
     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、前記径大部を囲んで位置し、第1内周面に第2ラジアル軸受面を含む回転体本体と、
      前記回転体本体に固定され、筒状に形成され、前記径小部を囲んで位置し、第2外周面と、第2内周面と、前記第2内周面に開口し前記第2外周面側に凹み前記潤滑剤を捕捉可能な捕捉凹面と、貫通孔と、を含むシール部品と、を有し、
     前記潤滑剤は、前記固定シャフトと前記回転体との間の隙間に充填され、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、
     前記貫通孔は、前記捕捉凹面に開口した第1開口と、前記シール部品のうち前記第2内周面及び前記捕捉凹面以外の面に開口した第2開口と、を有し、前記第1開口から前記第2開口まで前記シール部品を貫通し、前記捕捉凹面で囲まれた空間を前記第1ラジアル軸受面と前記第2ラジアル軸受面との間の第1隙間につなげている、
    すべり軸受ユニット。
  2.  前記回転軸線に垂直な方向において、前記回転軸線から前記第1開口までの最長の距離を第1距離とし、前記回転軸線から前記第2開口までの最長の距離を第2距離とすると、
     前記第2距離は、前記第1距離以上である、
    請求項1に記載のすべり軸受ユニット。
  3.  前記第1内周面と前記第2外周面との間に第2隙間を有し、
     前記捕捉凹面は、前記第2外周面側に位置する底面を含み、
     前記第1開口は前記捕捉凹面の前記底面に開口し、
     前記第2開口は前記第2外周面に開口し、
     前記第2隙間は、前記貫通孔を前記第1隙間につなげている、
    請求項2に記載のすべり軸受ユニット。
  4.  前記径大部は、前記シール部品と対向した第1スラスト軸受面を含み、
     前記シール部品は、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3に記載のすべり軸受ユニット。
  5.  前記第1ラジアル軸受面は、滑らかなプレーン面と、それぞれ前記プレーン面に開口し前記回転軸線側に凹み前記潤滑剤を掻き込むための複数の掻き込み凹面と、を有し、
     前記掻き込み凹面は、前記回転軸線側に位置する底面を含み、
     前記回転軸線に垂直な方向において、前記回転軸線から前記掻き込み凹面の前記底面までの距離を第3距離とすると、
     前記第3距離は、前記第2距離以上である、
    請求項2に記載のすべり軸受ユニット。
  6.  前記第1ラジアル軸受面は、滑らかなプレーン面と、それぞれ前記プレーン面に開口し前記回転軸線側に凹み前記潤滑剤を掻き込むための複数の掻き込み凹面と、を有し、
     前記掻き込み凹面は、前記回転軸線側に位置する底面を含み、
     前記回転軸線に垂直な方向において、前記回転軸線から前記掻き込み凹面の前記底面までの距離を第3距離とすると、
     前記第3距離は、前記第2距離未満である、
    請求項2に記載のすべり軸受ユニット。
  7.  前記第1内周面と前記第2外周面との間に第2隙間を有し、
     前記シール部品は、前記第2外周面に開口し前記第2内周面側に凹み前記潤滑剤を収容可能なリザーバ凹面をさらに有し、
     前記捕捉凹面は、前記第2外周面側に位置する底面を含み、
     前記第1開口は前記捕捉凹面の前記底面に開口し、
     前記第2開口は前記リザーバ凹面に開口し、
     前記リザーバ凹面及び前記第2隙間は、前記貫通孔を前記第1隙間につなげている、
    請求項2に記載のすべり軸受ユニット。
  8.  前記固定シャフトは、前記第1外周面側に位置し前記径大部と一体に形成された鍔部をさらに有し、
     前記鍔部は、第1スラスト軸受面と、前記回転軸線に沿った方向において前記第1スラスト軸受面の反対側に位置した第3スラスト軸受面と、を含み、
     前記回転体は、前記第1スラスト軸受面と対向した第2スラスト軸受面と、前記第3スラスト軸受面と対向した第4スラスト軸受面と、を有し、
     前記潤滑剤は、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第1スラストすべり軸受を形成し、
     前記潤滑剤は、前記第3スラスト軸受面及び前記第4スラスト軸受面とともに動圧形の第2スラストすべり軸受を形成し、
     前記回転軸線に沿った方向において、前記径大部と前記シール部品との間に第3隙間を有し、
     前記捕捉凹面は、前記第2外周面側に位置する底面を含み、
     前記シール部品は、前記捕捉凹面の一部である第1端面と前記回転軸線に沿った方向において前記第1端面の反対側に位置し前記径大部と対向した第2端面とを含む円環部を有し、
     前記第1開口は前記第1端面及び前記捕捉凹面の前記底面の少なくとも一方に開口し、
     前記第2開口は前記第2端面に開口し、
     前記第3隙間は、前記貫通孔を前記第1隙間につなげている、
    請求項2に記載のすべり軸受ユニット。
  9.  前記回転体本体は、
      前記回転軸線に沿って延出して筒状に形成され、前記径大部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、前記径大部と前記第1円筒との間に位置し、前記第2ラジアル軸受面を含む前記第1内周面を有し、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、
     前記シール部品は、前記第1円筒に固定され、
     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ている、
    請求項2に記載のすべり軸受ユニット。
  10.  前記第1ラジアル軸受面は、滑らかなプレーン面と、それぞれ前記プレーン面に開口し前記回転軸線側に凹み前記潤滑剤を掻き込むための複数の掻き込み凹面と、を有し、
     前記掻き込み凹面は、前記回転軸線側に位置する底面を含み、
     前記回転軸線に垂直な方向において、前記回転軸線から前記掻き込み凹面の前記底面までの距離を第3距離とすると、
     前記第3距離は、前記第1距離以上である、
    請求項2に記載のすべり軸受ユニット。
  11.  回転軸線に沿って延出し第1外周面に第1ラジアル軸受面を含む径大部と前記径大部と一体に形成され前記径大部の第1外径より小さい第2外径を持つ径小部とを有する固定シャフトと、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、
     前記回転体に固定された陽極ターゲットと、
     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、前記径大部を囲んで位置し、第1内周面に第2ラジアル軸受面を含む回転体本体と、
      前記回転体本体に固定され、筒状に形成され、前記径小部を囲んで位置し、第2外周面と、第2内周面と、前記第2内周面に開口し前記第2外周面側に凹み前記潤滑剤を捕捉可能な捕捉凹面と、貫通孔と、を含むシール部品と、を有し、
     前記潤滑剤は、前記固定シャフトと前記回転体との間の隙間に充填され、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、
     前記貫通孔は、前記捕捉凹面に開口した第1開口と、前記シール部品のうち前記第2内周面及び前記捕捉凹面以外の面に開口した第2開口と、を有し、前記第1開口から前記第2開口まで前記シール部品を貫通し、前記捕捉凹面で囲まれた空間を前記第1ラジアル軸受面と前記第2ラジアル軸受面との間の第1隙間につなげている、
    回転陽極型X線管。
  12.  前記回転軸線に垂直な方向において、前記回転軸線から前記第1開口までの最長の距離を第1距離とし、前記回転軸線から前記第2開口までの最長の距離を第2距離とすると、
     前記第2距離は、前記第1距離以上である、
    請求項11に記載の回転陽極型X線管。
  13.  前記第1内周面と前記第2外周面との間に第2隙間を有し、
     前記捕捉凹面は、前記第2外周面側に位置する底面を含み、
     前記第1開口は前記捕捉凹面の前記底面に開口し、
     前記第2開口は前記第2外周面に開口し、
     前記第2隙間は、前記貫通孔を前記第1隙間につなげている、
    請求項12に記載の回転陽極型X線管。
  14.  前記径大部は、前記シール部品と対向した第1スラスト軸受面を含み、
     前記シール部品は、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13に記載の回転陽極型X線管。
  15.  前記第1ラジアル軸受面は、滑らかなプレーン面と、それぞれ前記プレーン面に開口し前記回転軸線側に凹み前記潤滑剤を掻き込むための複数の掻き込み凹面と、を有し、
     前記掻き込み凹面は、前記回転軸線側に位置する底面を含み、
     前記回転軸線に垂直な方向において、前記回転軸線から前記掻き込み凹面の前記底面までの距離を第3距離とすると、
     前記第3距離は、前記第2距離以上である、
    請求項12に記載の回転陽極型X線管。
  16.  前記第1ラジアル軸受面は、滑らかなプレーン面と、それぞれ前記プレーン面に開口し前記回転軸線側に凹み前記潤滑剤を掻き込むための複数の掻き込み凹面と、を有し、
     前記掻き込み凹面は、前記回転軸線側に位置する底面を含み、
     前記回転軸線に垂直な方向において、前記回転軸線から前記掻き込み凹面の前記底面までの距離を第3距離とすると、
     前記第3距離は、前記第2距離未満である、
    請求項12に記載の回転陽極型X線管。
  17.  前記第1内周面と前記第2外周面との間に第2隙間を有し、
     前記シール部品は、前記第2外周面に開口し前記第2内周面側に凹み前記潤滑剤を収容可能なリザーバ凹面をさらに有し、
     前記捕捉凹面は、前記第2外周面側に位置する底面を含み、
     前記第1開口は前記捕捉凹面の前記底面に開口し、
     前記第2開口は前記リザーバ凹面に開口し、
     前記リザーバ凹面及び前記第2隙間は、前記貫通孔を前記第1隙間につなげている、
    請求項12に記載の回転陽極型X線管。
  18.  前記固定シャフトは、前記第1外周面側に位置し前記径大部と一体に形成された鍔部をさらに有し、
     前記鍔部は、第1スラスト軸受面と、前記回転軸線に沿った方向において前記第1スラスト軸受面の反対側に位置した第3スラスト軸受面と、を含み、
     前記回転体は、前記第1スラスト軸受面と対向した第2スラスト軸受面と、前記第3スラスト軸受面と対向した第4スラスト軸受面と、を有し、
     前記潤滑剤は、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第1スラストすべり軸受を形成し、
     前記潤滑剤は、前記第3スラスト軸受面及び前記第4スラスト軸受面とともに動圧形の第2スラストすべり軸受を形成し、
     前記回転軸線に沿った方向において、前記径大部と前記シール部品との間に第3隙間を有し、
     前記捕捉凹面は、前記第2外周面側に位置する底面を含み、
     前記シール部品は、前記捕捉凹面の一部である第1端面と前記回転軸線に沿った方向において前記第1端面の反対側に位置し前記径大部と対向した第2端面とを含む円環部を有し、
     前記第1開口は前記第1端面及び前記捕捉凹面の前記底面の少なくとも一方に開口し、
     前記第2開口は前記第2端面に開口し、
     前記第3隙間は、前記貫通孔を前記第1隙間につなげている、
    請求項12に記載の回転陽極型X線管。
  19.  前記回転体本体は、
      前記回転軸線に沿って延出して筒状に形成され、前記径大部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、前記径大部と前記第1円筒との間に位置し、前記第2ラジアル軸受面を含む前記第1内周面を有し、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、
     前記シール部品は、前記第1円筒に固定され、
     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ている、
    請求項12に記載の回転陽極型X線管。
  20.  前記第1ラジアル軸受面は、滑らかなプレーン面と、それぞれ前記プレーン面に開口し前記回転軸線側に凹み前記潤滑剤を掻き込むための複数の掻き込み凹面と、を有し、
     前記掻き込み凹面は、前記回転軸線側に位置する底面を含み、
     前記回転軸線に垂直な方向において、前記回転軸線から前記掻き込み凹面の前記底面までの距離を第3距離とすると、
     前記第3距離は、前記第1距離以上である、
    請求項12に記載の回転陽極型X線管。
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