(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子が衝突することによりＸ線を発生する回転対陰極と、該回転対陰極の内部に冷却液を流す冷却液通路とを有する回転対陰極型Ｘ線発生装置において、
前記回転対陰極と一体に回転する外筒と、
該外筒の内部に固定状態で配置されていて外筒の内周面との間に冷却液通路を形成すると共に自らの内部の中空部分を冷却液通路として用いる中空内筒と、
前記回転対陰極と一体に配置されたストッパと、
前記回転対陰極の回転軸線方向に平行移動可能な従動リングと、
前記ストッパと前記従動リングとの間に設けた付勢部材と、
固定配置されていて前記付勢部材による圧力下で前記従動リングに面接触するシートリングと、
前記従動リングと前記ストッパとの間に設けられ両者の相対回転を防止する回り止め機構とを有し、
前記ストッパはリング状の溝を有し、前記従動リングは該リング状の溝にはめ込まれることにより前記ストッパによって案内されて前記回転対陰極の回転軸線方向へ平行移動する
ことを特徴とする回転対陰極型Ｘ線発生装置。
【請求項２】
電子が衝突することによりＸ線を発生する回転対陰極と、該回転対陰極の内部に冷却液を流す冷却液通路とを有する回転対陰極型Ｘ線発生装置において、
ケーシングに支持されて前記回転対陰極と一体に回転する外筒と、
該外筒の内部に固定状態で配置されていて外筒の内周面との間に冷却液通路を形成すると共に自らの内部の中空部分を冷却液通路として用いる中空内筒と、
前記回転対陰極と一体に配置されたストッパと、
前記回転対陰極の回転軸線方向に平行移動可能な従動リングと、
前記ストッパと前記従動リングとの間に設けた付勢部材と、
前記ケーシングに固定されていて前記付勢部材による圧力下で前記従動リングに面接触するシートリングと、
前記従動リングと前記ストッパとの間に設けられ両者の相対回転を防止する回り止め機構とを有し、
前記ストッパ、前記従動リング及び前記シートリングは導電性部材によって形成され、前記外筒と前記ケーシングとを導電接続する
ことを特徴とする回転対陰極型Ｘ線発生装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の回転対陰極型Ｘ線発生装置において、前記付勢部材による圧力を調整する圧力調整手段を設けたことを特徴とする回転対陰極型Ｘ線発生装置。
【請求項４】
請求項３記載の回転対陰極型Ｘ線発生装置において、前記付勢部材は複数設けられ、前記圧力調整手段はそれら複数の付勢部材による圧力を個別に調整することを特徴とする回転対陰極型Ｘ線発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、陰極から発生する電子を対陰極に衝突させてＸ線を発生するＸ線発生装置、特に対陰極を軸回転させると共にその対陰極の内部に冷却液を流してその対陰極を冷却する形式の回転対陰極型Ｘ線発生装置に関する。また特に、そのＸ線発生装置に用いられる冷却液シール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
陰極、すなわちフィラメントから発生する電子を対陰極、すなわちターゲットに衝突させてＸ線を発生する形式のＸ線発生装置においては、ターゲットの表面に多量の熱が発生する。この熱によってターゲットが異常に高温に加熱されるのを防止するため、従来より、ターゲットを軸回転させると共にそのターゲットの内部に冷却液、例えば冷却水を流してターゲットを冷却するという措置が講じられている。
【０００３】
ターゲット内部に冷却水を流す場合には、その冷却水が冷却水通路から漏れるのを防止する必要がある。従来、その冷却水の漏れを防止するために、オイルシール、Ｖシール等といったリップシールが用いられている。このリップシールは、ゴム、シリコン等によって形成されたリップ部材、すなわち舌状部材をターゲットの回転軸の外周面に圧力下で接触させることにより、その回転軸のまわりに形成される冷却水通路から冷却水が漏れ出るのを防止する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のリップシールでは、基本的な構造として、リップ部材と回転軸との間に薄い油膜を形成することにより回転軸の潤滑性を確保するようになっており、その油膜の形成のために若干の冷却水の漏れを容認している。また、リップ部材と回転軸との間の接触がほぼ線接触状態である。さらに、リップ部材と回転軸との間に生じる接触圧力は回転軸のラジアル方向に不均一に作用する。これらの結果、冷却水を高精度に密封することが難しかった。
【０００５】
さらに、回転対陰極型Ｘ線発生装置では、ターゲットを比較的高速、例えば周速７〜１２ｍ／ｓで軸回転させるにもかかわらず、リップシールが耐えることができる許容周速は比較的低かった。そのため、リップ部材の経年変化や、回転軸の摩耗が起こり易く、よってリップシールを長期間安定して使用できなかった。
【０００６】
本発明は、従来のシール装置における上記の問題点を解消するためになされたものであって、冷却水等といった冷却液の漏れをほぼ完全に防止でき、しかも寿命の長い冷却液シール装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る回転対陰極型Ｘ線発生装置は、電子が衝突することによりＸ線を発生する回転対陰極と、該回転対陰極の内部に冷却液を流す冷却液通路とを有する回転対陰極型Ｘ線発生装置において、前記回転対陰極と一体に回転する外筒と、該外筒の内部に固定状態で配置されていて外筒の内周面との間に冷却液通路を形成すると共に自らの内部の中空部分を冷却液通路として用いる中空内筒と、前記回転対陰極と一体に配置されたストッパと、前記回転対陰極の回転軸線方向に平行移動可能な従動リングと、前記ストッパと前記従動リングとの間に設けた付勢部材と、固定配置されていて前記付勢部材による圧力下で前記従動リングに面接触するシートリングと、前記従動リングと前記ストッパとの間に設けられ両者の相対回転を防止する回り止め機構とを有し、前記ストッパはリング状の溝を有し、前記従動リングは該リング状の溝にはめ込まれることにより前記ストッパによって案内されて前記回転対陰極の回転軸線方向へ平行移動することを特徴とする。
【０００８】
多くの場合回転対陰極は、回転対陰極と一体に回転する外筒と、その外筒の内部に格納される中空内筒とから成る２軸構造の支持軸ユニットによって支持され、外筒と内筒との間に形成される間隙及び内筒の中空部を冷却液通路として使用する。このような構造のＸ線発生装置に対しては、回転する外筒にメカニカルシールが接続される。
【０００９】
ここにいうメカニカルシールとは、回転対陰極と一体に配置されたストッパと、回転対陰極の回転中心軸線方向に平行移動可能な従動リングと、ストッパと従動リングとの間に設けられた付勢部材と、そして固定配置されていて付勢部材による圧力下で従動リングに面接触するシートリングとを備えたシール構造を有するものである。
【００１０】
【作用】
メカニカルシールにおいては、回転部分すなわち従動リングと、固定部分すなわちシートリングとの接触状態が面接触状態となる。また、若干の液漏れを前提とした薄い油膜のような潤滑膜をその接触面に形成する必要がない。さらに、従動リングとシートリングとの間に働く接触圧力は回転軸のラジアル方向ではなくてその中心軸線方向に作用するので、接触圧力が接触面全面にわたって均一になる。これらの結果、冷却液の漏れをほぼ完全に防止できる。さらに、従動リングとシートリングとの間の接触は付勢部材による付勢力、例えばバネのバネ力によって長期間にわたって確実に保持されるので、シール装置の寿命を長く維持できる。
【００１１】
【実施例】
図１は、本発明に係る回転対陰極型Ｘ線発生装置の冷却液シール装置の一実施例を示している。ここに示したＸ線発生装置は、Ｘ線管壁１にボルト等の締結具によって固着されたケーシング２と、軸受３，３を介してそのケーシング２に支持された中空の外筒４と、その外筒４の内部を貫通する中空の内筒５とを有している。外筒４は中心軸線Ｌを中心として回転、すなわち軸回転自在である。一方、内筒５は、その右端がケーシング２に固定されていて、回転しない。
【００１２】
外筒４の先端、すなわち左端には円筒形状の対陰極、すなわちターゲット６が一体に固着されている。また、内筒５の先端には、ターゲット６の内部空間を区分けする仕切板７が一体に設けられている。ターゲット６が配置されるＸ線管壁１の内部領域Ｑは外部から気密に遮蔽され、さらにその内部領域Ｑは、図示しない排気ポンプによって排気されて真空状態に維持されている。そして、その内部領域Ｑ内にターゲット６の側面に対向して陰極、すなわちフィラメント１１が配設される。フィラメント１１には電流供給回路１２が接続され、さらにフィラメント１１とターゲット６との間に電圧印加回路１３が接続されている。
【００１３】
ケーシング２の内部であって、２つの軸受３，３の間にはダイレクトモータ８が配設されている。このモータ８は、外筒４に固着されたロータ９と、ケーシング２の内周面に固着されたステータ１０とによって構成されている。モータ８には回転数制御回路１４が接続されており、この制御回路１４の働きによりロータ９及びそれと一体な外筒４が所定の回転速度で軸回転する。
【００１４】
ケーシング２の右端には冷却水入口１５及び冷却水出口１６が形成されている。冷却水出口１６は、内筒５の右端に設けた穴１７に連通している。冷却水入口１５から冷却水出口１６に至る間は、外筒４の内周面と内筒５の外周面との間に形成される間隙、ターゲット６の内部において仕切板７によって仕切られた空間路、そして内筒５の中空部の各空間領域によって形成される冷却水通路によって結ばれている。冷却水入口１５に接続された通水管１８を通して供給される冷却液、例えば冷却水は上記の冷却液通路を流れることによってターゲット６の内部を循環してそのターゲット６を内部から冷却する。なお、冷却水の流れ方向は、図示の方向の逆方向とすることもできる。
【００１５】
ケーシング２の内部の右端部分には、冷却水の漏れを防止するための冷却液シール装置１９が設けられている。このシール装置１９は、図２に示すように、リング状のストッパ２０、従動リング２１及びシートリング２２を有している。ストッパ２０の内部にはリング状の溝２３が形成され、従動リング２１はその溝２３の中にはめ込まれる。はめ込まれた従動リング２１は、外筒４の回転中心軸線Ｌの方向に自由に平行移動できる。
【００１６】
ストッパ２０は外筒４の外周面に固着されて外筒４と一体に回転するようになている。シートリング２２は、図１に示すように、ケーシング２の右端部に固着され、さらにピン２６によって回転できないように保持されている。図２において、従動リング２１とストッパ２０は回り止め機構としての複数、例えば２本のピン２４によって互いに連結され、これにより、両者が相対的に回転することが防止されている。また、従動リング２１とストッパ２０との間には付勢部材としての複数、例えば４個の圧縮バネ２５が置かれている。よって、従動リング２１はバネ２５のバネ力により、シートリング２２と圧力下で接触、特に面接触する。
【００１７】
従動リング２１は、例えばカーボンによって形成され、シートリング２２は、例えば炭化ケイ素セラミックによって形成される。また、図１に示すように、従動リング２１とストッパ２０の内輪側との間にＯリング２７が設けられ、さらにシートリング２２とケーシング２との間に別のＯリング２８が設けられる。これらのＯリング２７，２８は、いずれも、水漏れ防止のために設けられる。
【００１８】
本実施例の回転対陰極型Ｘ線発生装置は以上のように構成されているので、ダイレクトモータ８の働きによってターゲット６が中心軸線Ｌを中心として高速、例えば８〜１２ｍ／ｓで回転する。そしてさらに、通水管１８を通して冷却水入口１５から供給される冷却水がターゲット６の内部を循環して冷却水出口１６から排出される。この状態で、電流供給回路１２からフィラメント１１に通電がなされてそのフィラメント１１から熱電子が飛び出し、電圧印加回路１３によってフィラメント１１とターゲット６との間に印加される電圧、すなわち管電圧によって熱電子が加速されてターゲット６の外周面に高速で衝突し、その衝突部分、いわゆる焦点部分からＸ線が発生する。発生したＸ線はＸ線管壁１の適所に設けたベリリウム等によって形成されたＸ線取り出し用窓（図示せず）から外部へ取り出されて、各種のＸ線機器に使用される。ターゲット６の高速回転及びターゲット６の内部への冷却水の通水は、熱電子の衝突によりターゲット６が高温に発熱することを防止する。
【００１９】
ターゲット６、従って外筒４が軸回転するとき、冷却液シール装置１９内のストッパ２０及び従動リング２１はそれと一体になって回転する。従って、従動リング２１と位置不動に固定されたシートリング２２は、バネ２５のバネ力により圧力下で面接触した状態で互いに擦れ合う。圧力下で互いに面接触する従動リング２１及びシートリング２２の働きにより、冷却水が冷却水通路の外部へ漏れることが防止される。
【００２０】
従動リング２１とシートリング２２との接触状態が面接触状態であり、さらに、従動リング２１とシートリング２２との間に働く接触圧力は外筒４のラジアル方向ではなくてその中心軸線Ｌ方向に作用するので、接触圧力が接触面全面にわたって均一になる。その結果、冷却水の漏れをほぼ完全に防止できる。また、従動リング２１とシートリング２２との間の接触はバネ２５のバネ力によって長期間にわたって確実に保持されるので、シール装置の寿命が長くなる。
【００２１】
（実験例）
下記の条件で実験を行った：
（１）密封端面の面積、すなわち従動リング２１とシートリング２２との間の接
触面積：              ３９ｃｍ2 と２３ｃｍ2 の２種類を準備
（２）ターゲット６の周速：  ８〜１２ｍ／ｓ
（３）冷却水の水圧：        １Ｋｇ／ｃｍ2
（４）冷却水の水量：        約１３  ｌ／ｍｉｎ
（５）稼働時間：            １０，０００時間
上記の条件で実験を行ったところ、水漏れは起こらなかった。
【００２２】
図３は、本発明に係る冷却液シール装置の他の実施例の要部を示している。この実施例は、バネ等といった付勢部材の働きによって従動リングとシートリングとの間に加えられる圧力を変化させるための圧力調整装置を設けたことを特徴としている。この圧力調整機構は、バネ２５が置かれた位置に対応して設けられていてストッパ２０とネジ結合するバネ圧調整ネジ３０によって構成されている。図示の実施例の場合、バネ圧調整ネジ３０は、図４に示すように、４個のバネ２５に対してそれぞれ１個づつ、合計４個設けられる。なお、図３において、図１に示した符号と同じ符号で示す部材は同一の部材を示しているので、それらの詳しい説明は省略する。
【００２３】
本実施例によれば、バネ圧調整ネジ３０を図３に矢印Ａで示すように回転軸線Ｌに対して平行の方向に出し入れすることによりバネ２５のバネ力、すなわち従動リング２１とシートリング２２との間の接触圧力を調節できる。
【００２４】
図５は、本発明に係る冷却液シール装置のさらに他の実施例の要部を示している。この実施例も、従動リングとシートリングとの間に加える圧力を変化させるための圧力調整装置を設けたことを特徴としている。ここに示す圧力調整機構は、ストッパ２０の左端にネジ結合されたリング状のバネ圧調整用ワッシャ３１と、そのワッシャ３１によって押圧されるバネ押しリング３２とによって構成されている。図６に示すように、ワッシャ３１の外周表面には、ストッパとネジ結合するためのネジ山Ｓが形成されている。また、バネ押しリング３２の右側面には、バネ２５内に入り込んでそれを位置決めするための突起３３が設けられている。
【００２５】
本実施例によれば、バネ圧調整用ワッシャ３１を適宜の回し工具（図示せず）によって回して矢印Ａ方向へ出し入れすることにより、バネ押しリング３２を同じく矢印Ａ方向へ平行移動させ、これにより４個のバネ２５のバネ力を同時に、しかも均一に調節する。
【００２６】
以上、好ましい実施例をあげて本発明を説明したが、本発明はその実施例に限られることなく、請求の範囲に記載した技術的範囲内で種々に改変できる。
【００２７】
例えば、バネ２５をシートリング２２側に設けてシートリング２２を従動リング２１に圧力下で接触させることができる。従動リング２１とシートリング２２との間に接触圧力を付与するための付勢部材としては、バネ２５以外に空気圧、水圧、油圧等を用いることができる。
【００２８】
従動リング２１の回り止め機構は、ピン２４を用いた機構以外にキー、スラスト方向噛み合わせ加工等といった他の機構を用いることができる。シートリング２２の回り止め機構も、ピン２６を用いた機構以外に溶着、接着、磁力固着、圧入組込み、遠心力を利用した固着等といった種々の機構を用いることができる。
【００２９】
従動リング２１及びシートリング２の周囲防水用Ｏリング２７，２８はそれら各リングの外周又は内周のどちらに設けても良い。また、Ｏリング２７，２８に代えて防塵又は防水用パッキンを用いることもできる。従動リング２１とシートリング２２の接触部の形状は図示の実施例のような直線状に限られず、任意の形状とすることができる。
【００３０】
従動リング２１及びシートリング２２の材料を、導電性を有する物質で製作するか、あるいは導電性を有する物質を添加した材料で製作すると好都合である。こうすれば、ターゲット６の回転軸、すなわち外筒４を受ける軸受３に発生する可能性がある迷走電流腐食を防止でき、これにより、軸受の安定性の向上及び長寿命化を達成できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係る回転対陰極型Ｘ線発生装置によれば、高速で回転するターゲットにメカニカルシールを付設したことにより、そのターゲット内へ供給される冷却液の漏れをほぼ完全に防止でき、しかも長い寿命を得ることができる。
【００３２】
また、本発明に係る回転対陰極型Ｘ線発生装置によれば、メカニカルシール内の回転部分と静止部分との間の接触圧力が接触面全面にわたって均一になるので、確実に液漏れ防止を行うことができる。
【００３３】
本発明に係る回転対陰極型Ｘ線発生装置において、従動リング等を導電性部材によって形成すれば、Ｘ線発生装置内に生じる電流をメカニカルシールを介して外部へ逃がすことができ、よって、アース用ブラシ等といった特別の導電部材を付加的に用いるまでもなく、Ｘ線発生装置内を電位的に安定に保持できる。
【００３４】
本発明に係る回転対陰極型Ｘ線発生装置において、付勢部材による圧力を調整する圧力調整手段を設ければ、従動リングとシートリングとの間に与える接触圧力を、冷却液の種類、従動リング及びシートリングの材質、ターゲットの回転速度、その他種々の条件に適合する値に簡単に設定できる。つまり、最適のシール条件を簡単に設定できる。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷却液シール装置の一実施例を示す側面断面図である。
【図２】同冷却液シール装置の要部を分解して示す斜視図である。
【図３】本発明に係る冷却液シール装置の他の実施例の要部を示す断面図である。
【図４】図３に示す実施例の要部の分解斜視図である。
【図５】本発明に係る冷却液シール装置のさらに他の実施例の要部を示す断面図である。
【図６】図５に示す実施例の要部の分解斜視図である。
【符号の説明】
４      外筒
５      内筒
６      ターゲット（対陰極）
７      仕切板
８      ダイレクトモータ
９      ロータ
１０      ステータ
１５      冷却水入口
１６      冷却水出口
１８      通水管
１９      冷却液シール装置
２０      ストッパ
２１      従動リング
２２      シートリング
２３      溝
２４      ピン（回り止め機構）
２５      バネ（付勢部材）
２６      ピン（回り止め機構）
３０      バネ圧調整リング
３１      バネ圧調整用ワッシャ
３２      バネ押しリング
【図１】
0003659508.tif 000002
【図２】
0003659508.tif 000003
【図３】
0003659508.tif 000004
【図４】
0003659508.tif 000005
【図５】
0003659508.tif 000006
【図６】
0003659508.tif 000007