特開 2023-154827 回転陽極型Ｘ線管

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023154827

(43)【公開日】2023-10-20

(54)【発明の名称】回転陽極型Ｘ線管

(51)【国際特許分類】

   H01J 35/10 20060101AFI20231013BHJP

【ＦＩ】

H01J35/10 N

H01J35/10 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022064421

(22)【出願日】2022-04-08

(71)【出願人】

【識別番号】503382542

【氏名又は名称】キヤノン電子管デバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】清水 誠

(57)【要約】

【課題】 すべり軸受の温度が過度に上昇した場合に、陽極ターゲットから軸受面への熱伝導を抑制可能な回転陽極型Ｘ線管を提供する。
【解決手段】 電子を放出する陰極と、前記電子を受けてＸ線を発生する陽極ターゲットと、回転軸線に沿って延在する回転体と、前記回転体を支持する固定シャフトと、前記回転体と前記固定シャフトとの間に保持されている潤滑剤と、を有しているすべり軸受と、真空外囲器と、を備え、前記固定シャフトは、内部の熱を外部に放出する放熱部を有し、前記回転体は、前記回転軸線に沿って延出して形成され、前記陽極ターゲットの内側に固定され、前記固定シャフトを囲んで位置する第１伝熱部品と、前記回転軸線に沿って延出して形成され、前記第１伝熱部品の内面に接触している第２伝熱部品と、を有し、前記第１伝熱部品の熱膨張係数は、前記第２伝熱部品の熱膨張係数よりも大きい、回転陽極型Ｘ線管。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子を放出する陰極と、
前記電子を受けてＸ線を発生する陽極ターゲットと、
前記陽極ターゲットに連結され回転軸線に沿って延在する回転体と、前記回転体を回転可能に支持する固定シャフトと、前記回転体と前記固定シャフトとの間に保持されている潤滑剤と、を有しているすべり軸受と、
前記陰極及び前記陽極ターゲットを収納し、前記固定シャフトを固定する真空外囲器と、を備え、
前記固定シャフトは、内部の熱を外部に放出する放熱部を有し、
前記回転体は、
前記回転軸線に沿って延出して形成され、前記固定シャフトを囲んで位置している第１伝熱部品と、
前記回転軸線に沿って延出して形成され、前記第１伝熱部品の内面に接触している第２伝熱部品と、を有し、
前記陽極ターゲットは、前記第１伝熱部品の外周面を囲み、前記第１伝熱部品に固定され、
前記第１伝熱部品の熱膨張係数は、前記第２伝熱部品の熱膨張係数よりも大きい、
回転陽極型Ｘ線管。

【請求項2】

前記第１伝熱部品の材料は、モリブデン又はチタンジルコニウムモリブデン合金であり、
前記第２伝熱部品の材料は、中粒超硬合金、粗粒超硬合金、超微粒子合金、又は鉄ニッケル合金である、
請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。

【請求項3】

前記回転体は、
前記第１伝熱部品に固定され、前記第２伝熱部品の前記回転軸線に沿った方向における一端面に対向している第１ストッパと、
前記第１伝熱部品に固定され、前記第２伝熱部品の前記回転軸線に沿った方向における他端面に対向している第２ストッパと、を有し、
前記第１ストッパ及び前記第２ストッパは、前記第２伝熱部品の前記回転軸線に沿った方向への移動を制限する、
請求項１又は２に記載の回転陽極型Ｘ線管。

【請求項4】

前記第２伝熱部品は、前記第１伝熱部品に前記陽極ターゲットに囲まれた領域の外側で固定されている、
請求項１又は２に記載の回転陽極型Ｘ線管。

【請求項5】

前記固定シャフトの内部に冷媒を取入れる取入れ口と、前記冷媒を前記固定シャフトの外部に吐出す吐出し口と、を有している冷却管を更に備え、
前記放熱部は、前記冷媒に熱を伝達する熱伝達部である、
請求項１又は２に記載の回転陽極型Ｘ線管。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、回転陽極型Ｘ線管に関する。

【背景技術】

【0002】

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（以下「回転陽極型Ｘ線管」とも称する）を備えた回転陽極型Ｘ線管装置が知られている。

【0003】

回転陽極型Ｘ線管は、電子を放出する陰極と、電子を受けてＸ線を発生する陽極ターゲットと、回転体と固定シャフトと潤滑剤とを有しているすべり軸受とを備えている。陽極ターゲットは、電子から受けるエネルギーの大半が熱に変換され温度が上昇する。陽極ターゲットで発生した熱は、すべり軸受の軸受面を介して固定シャフトに伝わり、固定シャフトを介して回転陽極型Ｘ線管の外部に排出される。回転体に熱伝導率が小さい材料を使用することで、すべり軸受を保護することが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００－３４０１４８号公報

【特許文献2】特開２０１２－１０４３９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本実施形態は、すべり軸受の温度が許容範囲内である場合、伝導冷却を最大限利用できる回転陽極型Ｘ線管を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管は、電子を放出する陰極と、前記電子を受けてＸ線を発生する陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットに連結され回転軸線に沿って延在する回転体と、前記回転体を回転可能に支持する固定シャフトと、前記回転体と前記固定シャフトとの間に保持されている潤滑剤と、を有しているすべり軸受と、前記陰極及び前記陽極ターゲットを収納し、前記固定シャフトを固定する真空外囲器と、を備え、前記固定シャフトは、内部の熱を外部に放出する放熱部を有し、前記回転体は、前記回転軸線に沿って延出して形成され、前記陽極ターゲットの内側に固定され、前記固定シャフトを囲んで位置する第１伝熱部品と、前記回転軸線に沿って延出して形成され、前記第１伝熱部品の内面に接触している第２伝熱部品と、を有し、前記第１伝熱部品の熱膨張係数は、前記第２伝熱部品の熱膨張係数よりも大きい。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、一実施形態に係るＸ線管装置を示す断面図である。

【図2】図２は、図１に示す固定シャフトの一部を示す側面図である。

【図3】図３は、上記実施形態に係る回転陽極型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4】図４は、上記実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管の変形例の一部を示す拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、本発明の実施の形態について、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、発明の趣旨を保っての適宣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、図面や説明をより明確にするため、実際の様態に比べ、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、詳細な説明を適宣省略することがある。

【0009】

始めに、本発明の実施形態の基本構想について説明する。
Ｘ線管は、陰極で発生した電子を高速で陽極ターゲットに衝突させることでＸ線を発生し、Ｘ線にならなかったエネルギーは熱となり陽極ターゲットの温度が上昇する。エネルギーの大半は熱となるため、陽極ターゲットの温度の冷却特性が重要な特性の一つとなる。液体金属を潤滑剤として使用する軸受を採用した回転陽極型のＸ線管（以下、「回転陽極型Ｘ線管」と称する）においては、上昇した陽極ターゲットの温度を冷却する手段として、陽極ターゲットの表面から熱輻射で放熱する輻射冷却と、陽極ターゲットからすべり軸受に伝導した熱を固定シャフト内部の循環水で冷却する伝導冷却とが利用されている。冷却効率は、輻射冷却よりも伝導冷却の方が良いが、伝導冷却を促進しすべり軸受の温度が過度に上昇すると、軸受特性の悪化につながり、場合によっては回転停止等の不良発生の原因となる。そのため、冷却効率を最適化するために伝導冷却の割合を可能な限り大きくしながらも、軸受特性を損なわないようすべり軸受の温度の上昇を抑制するように回転陽極型Ｘ線管の構造が決定されている。

【0010】

従来の回転陽極型Ｘ線管の構造では、軸受特性を損なわないために軸受温度が過度に上昇しないよう、効率の良い伝導冷却を抑制した構造となっている。そのため、実際に回転陽極型Ｘ線管が使用されているときにすべり軸受の温度が許容範囲内であっても伝導冷却が抑制されていることから陽極ターゲットの冷却効率は最適な効率ではないという問題がある。

【0011】

そこで、本発明の実施形態においては、かかる問題を改善するものであり、すべり軸受の温度が許容範囲内である場合、伝導冷却を最大限利用できる回転陽極型Ｘ線管を得ることができるものである。

【0012】

図１は、一実施形態に係るＸ線管装置を示す断面図である。
図１に示すように、Ｘ線管装置は、回転陽極型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などを備えている。回転陽極型Ｘ線管１は、すべり軸受３と、陽極ターゲット５０と、陰極６０と、真空外囲器７０と、を備えている。すべり軸受３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、を有している。

【0013】

固定シャフト１０は、円柱状に形成され、回転軸線ａに沿って延在し、外周面に形成されたラジアル軸受面Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂと、熱伝達部１０ａと、を有している。固定シャフト１０は、径大部１１、第１径小部１２、及び第２径小部１３から構成されている。径大部１１、第１径小部１２、及び第２径小部１３は、同軸的に一体に形成されている。固定シャフト１０は、Ｆｅ（鉄）合金やＭｏ（モリブデン）合金などの金属で形成されている。

【0014】

以下、図２を用いて固定シャフト１０の径大部１１の詳細について説明する。図２は、図１に示す固定シャフト１０の一部を示す側面図である。
図２に示すように、径大部１１は、それぞれ外周面に位置した、ラジアル軸受面Ｓ１１ａ、ラジアル軸受面Ｓ１１ｂ、凹面Ｓ１１ｃ、凹面Ｓ１１ｄ、及び凹面Ｓ１１ｅを有している。また、径大部１１は、一端にスラスト軸受面Ｓ１１ｉを有し、他端にスラスト軸受面Ｓ１１ｊを有している。ラジアル軸受面Ｓ１１ａ及びラジアル軸受面Ｓ１１ｂは、それぞれ径大部１１の外周面に全周に亘って形成されている。凹面Ｓ１１ｃ、凹面Ｓ１１ｄ、及び凹面Ｓ１１ｅは、それぞれ径大部１１の外周面に全周に亘って形成されている。

【0015】

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。凹面Ｓ１１ｃは、ラジアル軸受面Ｓ１１ａとラジアル軸受面Ｓ１１ｂとの間に位置し、ラジアル軸受面Ｓ１１ａ及びラジアル軸受面Ｓ１１ｂのそれぞれと隣り合っている。凹面Ｓ１１ｄは、凹面Ｓ１１ｃから向かってラジアル軸受面Ｓ１１ａを超えて位置し、ラジアル軸受面Ｓ１１ａと隣り合っている。凹面Ｓ１１ｅは、凹面Ｓ１１ｃから向かってラジアル軸受面Ｓ１１ｂを超えて位置し、ラジアル軸受面Ｓ１１ｂと隣り合っている。

【0016】

ラジアル軸受面Ｓ１１ａは、プレーン面Ｓａと、複数のパターン部Ｐａと、を有している。プレーン面Ｓａは、滑らかな外周面を有している。複数のパターン部Ｐａは、プレーン面Ｓａを窪めて形成されている。各々のパターン部Ｐａは、周方向に対して斜線状に延出して配列されている。複数のパターン部Ｐａは、回転軸線ａに沿った方向において、間隔を置いて形成されている。なお、複数のパターン部Ｐａは、回転軸線ａに沿った方向において、つながっていてもよい。

【0017】

ラジアル軸受面Ｓ１１ｂは、プレーン面Ｓｂと、複数のパターン部Ｐｂと、を有している。プレーン面Ｓｂは、滑らかな外周面を有している。複数のパターン部Ｐｂは、プレーン面Ｓｂを窪めて形成されている。各々のパターン部Ｐｂは、周方向に対して斜線状に延出して配列されている。複数のパターン部Ｐｂは、回転軸線ａに沿った方向において、間隔を置いて形成されている。なお、複数のパターン部Ｐｂは、回転軸線ａに沿った方向において、つながっていてもよい。

【0018】

各々のパターン部Ｐａ及び各々のパターン部Ｐｂは、数十μｍの深さを有した溝で形成されている。複数のパターン部Ｐａ及び複数のパターン部Ｐｂは、それぞれヘリングボン・パターンを形作っている。このため、ラジアル軸受面Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂは、それぞれ凹凸面であり、液体金属ＬＭを掻き込むことができ、液体金属ＬＭによる動圧を発生し易くすることができる。

【0019】

凹面Ｓ１１ｃ，Ｓ１１ｄ，Ｓ１１ｅは、それぞれ、滑らかな外周面であり、プレーン面である。凹面Ｓ１１ｃ、凹面Ｓ１１ｄ、及び凹面Ｓ１１ｅは、ラジアル軸受面Ｓ１１ａ及びラジアル軸受面Ｓ１１ｂに比べて窪んで形成されている。言い換えると、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最小の外径ＤＯ１より小さい。

【0020】

回転軸線ａに垂直な方向にて、凹面（凹面Ｓ１１ｃ，Ｓ１１ｄ，Ｓ１１ｅ）と第２伝熱部品２２との間の隙間は、ラジアル軸受面Ｓ１１ａ（プレーン面Ｓａ）と第２伝熱部品２２との間の隙間より大きく、ラジアル軸受面Ｓ１１ｂ（プレーン面Ｓｂ）と第２伝熱部品２２との間の隙間より大きい。

【0021】

凹面Ｓ１１ｃと第２伝熱部品２２との間の空間、凹面Ｓ１１ｄと第２伝熱部品２２との間の空間、及び凹面Ｓ１１ｅと第２伝熱部品２２との間の空間を、液体金属ＬＭを収容するリザーバとして機能させることができる。各々のラジアル軸受面Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂに両隣から液体金属ＬＭを供給できるため、軸受隙間における液体金属ＬＭの枯渇を抑制することができる。

【0022】

図１に示すように、第１径小部１２は、径大部１１より外径の小さい円柱状に形成され、径大部１１の一端から延出して形成されている。第１径小部１２は、スラスト軸受面Ｓ１１ｉより回転軸線ａ側に位置している。

【0023】

第２径小部１３は、径大部１１より外径の小さい円柱状に形成され、径大部１１の他端から延出して形成されている。第２径小部１３は、スラスト軸受面Ｓ１１ｊより回転軸線ａ側に位置している。

【0024】

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。一例においては、第１底面１０ｂ１は第１径小部１２に位置し、第２底面１０ｂ２は第２径小部１３に位置している。

【0025】

熱伝達部１０ａは、回転軸線ａに沿って延在し、第１底面１０ｂ１及び第２底面１０ｂ２に開口している。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。冷媒は、例えば、冷却液Ｌである。水冷又は油冷（絶縁油）にて回転陽極型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。なお、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。

【0026】

熱伝達部１０ａは、少なくとも陽極ターゲット５０に対向する領域Ａ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の熱が伝わりやすい箇所を冷却することができる。

【0027】

上記のことから、熱伝達部１０ａは、固定シャフト１０の内部の熱を放出する放熱部である。なお、固定シャフト１０の内部の熱を放出する方法は、熱伝達部１０ａを放熱部として冷媒に熱を伝達することに限られない。例えば、第１底面１０ｂ１及び第２底面１０ｂ２を熱交換機で冷却することで固定シャフト１０の内部の熱を放出してもよい。この場合、第１底面１０ｂ１及び第２底面１０ｂ２が放熱部となるため、熱伝達部１０ａ及び冷媒（冷却液Ｌ）を無しに回転陽極型Ｘ線管１を構成してもよい。

【0028】

回転体２０は、固定シャフト１０を中心に回転自在に構成されている。回転体２０は、第１伝熱部品２１と、第２伝熱部品２２と、第１ストッパ２３と、第２ストッパ２４と、筒部２５とを有している。

【0029】

第１伝熱部品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を囲んで位置している。第１伝熱部品２１は、第１伝熱部品本体２１ａと凸部２１ｂ，２２ｃとを有している。第１伝熱部品本体２１ａは、全周に亘って均一な内径及び外径を有している。

【0030】

凸部２１ｂ，２１ｃは、第１伝熱部品本体２１ａの両端に回転軸線ａから離れる方向に延在して形成されている。凸部２１ｂ，２１ｃは環状の形状を有している。凸部２１ｂ，２１ｃは、第１伝熱部品本体２１ａと連続的に一体に形成されていなくともよく、例えば、溶接やねじによって第１伝熱部品本体２１ａの外周面に固定されてもよい。

【0031】

第１伝熱部品２１の熱膨張係数は、第２伝熱部品２２の熱膨張係数よりも大きい。第１伝熱部品２１の材料は、例えば、ＭｏやＴＺＭ（チタンジルコニウムモリブデン合金）などである。なお、Ｍｏの熱膨張係数は、５．１×１０^－６乃至５．７×１０^－６／Ｋであり、ＴＺＭの熱膨張係数は、５．３×１０^－６／Ｋである。

【0032】

第２伝熱部品２２は、回転軸線ａに沿って延出し、筒状に形成され、第１伝熱部品２１（第１伝熱部品本体２１ａ）の内面に接触している。第２伝熱部品２２は、例えば、第１伝熱部品２１に締り嵌めによって取り付けられている。第２伝熱部品２２は、固定シャフト１０と第１伝熱部品２１との間に位置している。一例では、第２伝熱部品２２は、全周に亘って均一な内径及び外径を有し、内周面にラジアル軸受面Ｓ２２を含んでいる。

【0033】

第２伝熱部品２２の材料は、中粒超硬合金、粗粒超硬合金、超微粒子合金、鉄ニッケル合金などである。中粒超硬合金としては、例えば、富士ダイス社製のＶＤ１５とすることができる。粗粒超硬合金としては、例えば、富士ダイス社製のＣ５０とすることができる。超微粒子合金としては、例えば、ＣＩＳ（超硬工具協会）規格０１９ＤにおけるＶＦ－１０とすることができる。鉄ニッケル合金としては、例えば、インバーを使用することができる。ここで、中粒超硬合金を構成する粒子の平均粒径は、１．０μｍから２．５μｍまでである。なお、上記平均粒径とは、ＪＩＳ（日本工業規格） Ｂ ４０５４：２０２０に準拠した炭化タングステン（ＷＣ）の平均粒径を指す。また、合金における上記平均粒径は、全粒子の平均粒径のことを指す。粗粒超硬合金を構成する粒子の平均粒径は、２．５μｍから５．０μｍまでである。超微粒子合金を構成する粒子の平均粒径は、１．０未満である。なお、上記平均粒径は、回転陽極型Ｘ線管１の製造が開始される前の平均粒径であり、ＪＩＳ Ｂ ４０５４：２０２０に準拠した算出方法により算出される。

【0034】

中粒超硬合金（富士ダイス社製ＶＤ１５）の熱膨張係数は、４．７×１０^－６／Ｋである。粗粒超硬合金（富士ダイス社製Ｃ５０）の熱膨張係数は、４．８×１０^－６／Ｋである。超微粒子合金（ＶＦ－１０）の熱膨張率は、４．９×１０^－６／Ｋである。鉄ニッケル合金（インバー）の熱膨張係数は、１．２×１０^－６乃至２．０×１０^－６／Ｋである。

【0035】

第１ストッパ２３は、円環状の形状を有し、第１伝熱部品２１の一端に固定されている。第１ストッパ２３は、第２伝熱部品２２の一端面２２ａと対向している。一例においては、第１ストッパ２３は、第２伝熱部品２２の一端面２２ａと接触している。

【0036】

第１ストッパ２３は、Ｆｅ合金やＭｏ合金などの金属で形成されている。一例では、第１ストッパ２３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Ｓ２３を含んでいる。スラスト軸受面Ｓ２３は、第１ストッパ２３の内周側に位置し、環状の形状を有している。

【0037】

第１ストッパ２３と固定シャフト１０（第１径小部１２）との間の隙間は、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ストッパ２３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。

【0038】

第２ストッパ２４は、円環状の形状を有し、第１伝熱部品２１の他端に固定されている。第２ストッパ２４は、第２伝熱部品２２の他端面２２ｂと対向している。一例においては、第２ストッパ２４は、第２伝熱部品２２の他端面２２ｂと接触している。

【0039】

第２ストッパ２４は、Ｆｅ合金やＭｏ合金などの金属で形成されている。一例では、第２ストッパ２４は、回転軸線ａに沿った方向に固定シャフト１０のスラスト軸受面Ｓ１１ｊと対向したスラスト軸受面Ｓ２４を含んでいる。スラスト軸受面Ｓ２４は、第２ストッパ２４の内周側に位置し、環状の形状を有している。

【0040】

第２ストッパ２４と固定シャフト１０（第２径小部１３）との間の隙間は、回転体２０の回転を維持するとともに液体金属ＬＭの漏洩を抑制できる値に設定されている。以上のことから、上記隙間は僅かであり、第２ストッパ２４はラビリンスシールリングとして機能するものである。
第１ストッパ２３及び第２ストッパ２４は、第２伝熱部品２２の回転軸線ａに沿った方向への移動を制限している。

【0041】

筒部２５は、第１伝熱部品２１の凸部２１ｂの外周面に接合されている。筒部２５は、銅（Ｃｕ）又は銅合金などの金属で形成されている。

【0042】

液体金属ＬＭは、固定シャフト１０（径大部１１）と、第２伝熱部品２２と、第１ストッパ２３と、第２ストッパ２４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）合金又はＧａＩｎＳｎ（ガリウム・インジウム・錫）合金などの材料を利用することができる。回転体２０の回転動作時、液体金属ＬＭの回転軸線ａ側の液面は、ラジアル軸受面Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂより回転軸線ａ側に位置している。これにより、軸受隙間における液体金属ＬＭの枯渇を抑制することができる。液体金属ＬＭは、固定シャフト１０の軸受面及び回転体２０の軸受面とともに動圧形のすべり軸受を形成している。

【0043】

陽極ターゲット５０は、円環状に形成され、固定シャフト１０、第１伝熱部品２１、及び第２伝熱部品２２と同軸的に設けられている。陽極ターゲット５０は、陽極ターゲット本体５１と、陽極ターゲット本体５１の外面の一部に設けられたターゲット層５２と、を有している。陽極ターゲット本体５１は、円環状に形成されている。陽極ターゲット本体５１は、第１伝熱部品２１の外周を囲み、第１伝熱部品２１に固定されている。

【0044】

陽極ターゲット本体５１は、モリブデン、タングステン、あるいはこれらを用いた合金で形成されている。ターゲット層５２を形成する金属の融点は、陽極ターゲット本体５１を形成する金属の融点と同一、又は陽極ターゲット本体５１を形成する金属の融点より高い。例えば、陽極ターゲット本体５１は、モリブデン合金で形成され、ターゲット層５２はタングステン合金で形成されている。

【0045】

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。

【0046】

陰極６０は、陽極ターゲット５０のターゲット層５２に間隔を置き、ターゲット層５２に対向配置されている。陰極６０は、真空外囲器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。

【0047】

真空外囲器７０は、円筒状に形成されている。真空外囲器７０はガラス、セラミック及び金属で形成されている。真空外囲器７０において、陽極ターゲット５０と対向した箇所の外径は、筒部２５と対向した箇所の外径より大きい。真空外囲器７０は、開口部７１，７２を有している。真空外囲器７０は、密閉され、陽極ターゲット５０及び陰極６０を収容し、固定シャフト１０を固定している。真空外囲器７０の内部は真空状態（減圧状態）に維持されている。

【0048】

真空外囲器７０の気密状態を維持するよう、開口部７１は固定シャフト１０の一端部（第１径小部１２）に気密に接合され、開口部７２は固定シャフト１０の他端部（第２径小部１３）に気密に接合されている。真空外囲器７０は、固定シャフト１０の第１径小部１２及び第２径小部１３を固定している。すなわち、第１径小部１２及び第２径小部１３は、軸受の両持ち支持部として機能している。

【0049】

回転陽極型Ｘ線管１は、固定シャフト１０の内部に冷却液Ｌを取入れ、かつ、固定シャフト１０の内部から冷却液Ｌを吐出す冷却管４０を備えている。冷却管４０は、第１管部４１と第２管部４２とを含んでいる。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。第１管部４１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。第１管部４１は、固定シャフト１０の内部に冷却液Ｌを取入れるための取入れ口４１ａを有している。

【0050】

円環部１７は、固定シャフト１０の第１底面１０ｂ１に液密に接合されている。第２管部４２は、外周面が円環部１７の開口に液密に接合され、固定シャフト１０の外部に延出している。第２管部４２は、固定シャフト１０の外部に冷却液Ｌを吐出すための吐出し口４２ａを有している。

【0051】

固定シャフト１０は、冷却管４０とともに冷却液Ｌの流路を形成している。冷却液Ｌは、第１管部４１の取入れ口４１ａを介して固定シャフト１０の内部に取り入れられ、固定シャフト１０の内部を通り、第２管部４２の吐出し口４２ａから固定シャフト１０の外部に吐出される。なお、上記冷却液Ｌは、逆方向に流れてもよい。この場合、第１管部４１が吐出し口を有し、第２管部４２が取入れ口を有する。
なお、第１底面１０ｂ１及び第２底面１０ｂ２を熱交換機で冷却することで固定シャフト１０の内部の熱を放出する場合、冷却管４０、円環部１６、及び円環部１７無しに回転陽極型Ｘ線管１を構成してもよい。

【0052】

ステータコイル２は、回転体２０の外周面、より詳しくは筒部２５の外周面に対向して真空外囲器７０の外側を囲むように設けられている。ステータコイル２の形状は環状である。ステータコイル２は、筒部２５（回転体２０）に与える磁界を発生して回転体２０及び陽極ターゲット５０を回転させる。
上記のように回転陽極型Ｘ線管１を備えたＸ線管装置が形成されている。

【0053】

上記Ｘ線管装置の動作状態において、ステータコイル２は回転体２０（特に筒部２５）に与える磁界を発生するため、第２伝熱部品２２は回転する。これにより、第１伝熱部品２１及び陽極ターゲット５０も一緒に回転する。また、陰極６０に電流が与えられ負の電圧が印加され、陽極ターゲット５０に相対的に正の電圧が印加される。

【0054】

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、残りは熱エネルギーに変換される。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。

【0055】

陽極ターゲット５０で発生した熱は、ターゲット面Ｓ５２から、ターゲット層５２の内部、陽極ターゲット本体５１、第１伝熱部品２１、第２伝熱部品２２、液体金属ＬＭ、固定シャフト１０の順に伝わる。固定シャフト１０に伝わった熱は、固定シャフト１０の熱伝達部１０ａから冷却液Ｌに伝わり、冷却液Ｌとともにすべり軸受３の外部に放出される。

【0056】

図３は、上記実施形態に係る回転陽極型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。

【0057】

図３に示すように、陽極ターゲット５０に熱が発生すると、第１伝熱部品２１は熱膨張する。すると、第１伝熱部品２１の熱膨張係数は第２伝熱部品２２の熱膨張係数よりも大きいため、第１伝熱部品２１と第２伝熱部品との間に環状の隙間Ｓが形成される。隙間Ｓは、第１伝熱部品２１及び第２伝熱部品２２における熱交換を遮断する断熱部として機能する。つまり、陽極ターゲット５０から第１伝熱部品２１に伝わった熱が第２伝熱部品２２に伝わることを抑制する。

【0058】

一方、陽極ターゲット５０に熱が発生すると、第１伝熱部品本体２１ａの外周面も、回転軸線ａから離れる方向に膨張する。この時、筒部２５は、凸部２１ｂに取り付けられているため第１伝熱部品本体２１ａの外周面と接触しない。

【0059】

陽極ターゲット５０の温度が低下すると、第１伝熱部品２１の熱膨張により形成されていた隙間Ｓは小さくなり、第１伝熱部品２１から第２伝熱部品２２への熱伝導が促進される。

【0060】

以下、上記実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管１の効果について説明する。
上記のように構成された回転陽極型Ｘ線管１によれば、回転陽極型Ｘ線管１は、陰極６０と、陽極ターゲット５０と、固定シャフト１０と回転体２０とを有するすべり軸受３と、真空外囲器７０とを備えている。固定シャフト１０は、熱を放出する放熱部を有している。回転体２０は、第１伝熱部品２１と、第１伝熱部品２１の内面に接触する第２伝熱部品２２とを有している。第１伝熱部品２１の熱膨張係数は、第２伝熱部品２２の熱膨張係数よりも大きい。これにより、すべり軸受の温度が許容範囲内である場合、伝導冷却を最大限利用できる回転陽極型Ｘ線管を得ることができる。

【0061】

回転体２０は、第１伝熱部品２１に固定され、第２伝熱部品２２の一端面２２ａに対向している第１ストッパ２３と、第１伝熱部品２１に固定され、第２伝熱部品２２の他端面２２ｂに対向している第２ストッパ２４とを有している。これにより、第２伝熱部品２２が第１伝熱部品２１に対して回転軸線ａに沿った方向に移動することを防止できる。

【0062】

回転陽極型Ｘ線管１は、固定シャフト１０の内部に冷媒を取入れる取入れ口４１ａと、冷媒を固定シャフト１０の外部に吐出す吐出し口４２ａとを有している冷却管４０を備え、放熱部は、冷媒に熱を伝達する熱伝達部１０ａである。これにより、固定シャフト１０内部の熱による自然対流によって冷媒を流すことが可能となり、固定シャフト１０を冷却するためのコストを抑えることができる。

【0063】

（変形例）
次に、上記実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管１の変形例について説明する。回転陽極型Ｘ線管１は、本変形例で説明する構成以外、上記実施形態と同様に構成されている。図４は、上記実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管の変形例の一部を示す拡大断面図である。

【0064】

図４に示すように、第２伝熱部品２２は、第１伝熱部品２１に陽極ターゲット５０に対向する領域Ａの外側において、接合部２６，２７で接合されている。接合部２６，２７は、例えば、溶接部やろう接部などとすることができる。接合部２６及び接合部２７は、第２伝熱部品２２と第１伝熱部品２１との全周に亘って延在してもよいし、第２伝熱部品２２と第１伝熱部品２１との全周に亘って延在していなくともよい。接合部２６，２７は、第１伝熱部品２１と第２伝熱部品２２の全周に亘って延在していない場合、例えば、スポット溶接によって形成されることができる。

【0065】

また、図示しないが、ねじを用いて第１伝熱部品２１と第２伝熱部品２２とを取り外し可能に固定してもよい。第１伝熱部品２１と第２伝熱部品２２とは、１箇所で固定されてもよく、例えば、接合部２６のみで固定されていてもよい。

【0066】

上記実施形態では第１ストッパ２３及び第２ストッパ２４によって回転軸線ａに沿った方向における第２伝熱部品２２の移動を制限することを記載したが、本変形例では第２伝熱部品２２は第１伝熱部品２１に固定されているため、第１ストッパ２３及び第２ストッパ２４による第２伝熱部品２２の移動の制限は不要である。

【0067】

つまり、本変形例において、第１ストッパ２３及び第２ストッパ２４は、ラビリンスシールリングとして液体金属ＬＭの漏洩を抑え、固定シャフト１０とともに動圧形のスラストすべり軸受を構成する環状部品とすることができる。第１ストッパ２３を第１環状部品、第２ストッパ２４を第２環状部品とすると、第１環状部品及び第２環状部品は、第１伝熱部品２１に固定されてもよいし、第２伝熱部品２２に固定されてもよい。第１環状部品は、第２伝熱部品２２の一端面２２ａに隙間を設けて位置してもよい。第２環状部品は、第２伝熱部品２２の他端面２２ｂに隙間を設けて位置してもよい。

【0068】

上記のように構成された上記実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管１の変形例によれば、上記実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管と同様の効果を得ることができる。

【0069】

本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、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。上述した新規な実施形態は、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。上記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。

【符号の説明】

【0070】

１…回転陽極型Ｘ線管、３…すべり軸受、１０…固定シャフト、１０ａ…熱伝達部、１０ｂ１…第１底面、１０ｂ２…第２底面、１６，１７…円環部、２０…回転体、２１…第１伝熱部品、２２…第２伝熱部品、２２ａ…一端面、２２ｂ…他端面、２３…第１ストッパ、２４…第２ストッパ、２５…筒部、２６…接合部、４０…冷却管、４１…第１管部、４１ａ…取入れ口、４２…第２管部、４２ａ…吐出し口、５０…陽極ターゲット、５１…陽極ターゲット本体、５２…ターゲット層、６０…陰極、６１…フィラメント、７０…真空外囲器、Ａ…領域、Ｌ…冷却液、ＬＭ…液体金属、Ｓ…隙間、ａ…回転軸線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】