CN111463881B - X射线管用电源装置和x射线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种X射线管用电源装置和X射线装置，能够实现供给电力的提高和装置的小型化。电源装置(7)内置有蓄电装置(27)，并且与商用电源(17)连接。利用电压检测部(23)逐次检测蓄积从商用电源(17)或蓄电装置(27)向高电压产生部(16)供给的电力的电容器(21)的电压Vc。充放电控制部(31)在电压Vc为第一设定值V1以下的情况下，将自蓄电装置(27)的放电控制为开启，由此切换成对高电压产生部(16)供给电力的电力供给源为商用电源(17)和蓄电装置(27)的状态。在电压Vc比第一设定值V1高的情况下，将自蓄电装置(27)的放电控制为关闭，切换成电力供给源仅为商用电源(17)的状态。

Description

X射线管用电源装置和X射线装置

技术领域

本发明涉及一种向用于对X射线管施加高电压以产生X射线的高电压产生装置供给电力的X射线管用电源装置、以及使用该X射线管用电源装置产生X射线并且生成X射线图像的X射线装置。

背景技术

在医疗现场等中使用的X射线装置中，使用向高电压产生装置供给电力的电源装置，高电压产生装置向X射线管施加高电压。在以往的X射线装置中，提出一种根据条件来切换向高电压产生装置供给电力的供给源的结构(例如专利文献1)。

使用附图来说明这样的以往的结构。如图6的(a)所示，X射线装置101具备X射线管102、高电压产生装置103、逆变器104、整流单元105、蓄电装置106、切换开关107以及开关控制电路108。另外，X射线装置101与商用电源109连接。

逆变器104与高电压产生装置103连接，对从整流单元105或蓄电装置106供给的电力进行直流交流转换。整流单元105将从商用电源109供给的电力从交流转换为直流。蓄电装置106内置于X射线装置101中，在X射线摄影时，蓄电装置106供给电力。切换开关107根据从开关控制电路108发送来的控制信号切换向高电压产生装置103供给电力的供给源。

在此，对在X射线装置101中切换电力的供给源的工序进行说明。在通过未图示的输入部的操作等进行了用于进行X射线透视的意思的指示的情况下，开关控制电路108对切换开关107发送控制信号，以从商用电源109向高电压产生装置103供给电力。根据该控制信号对切换开关107进行切换，以使逆变器104与整流单元105电连接(图6的(b))。其结果是，从商用电源109向高电压产生装置103供给电力Pf。

另一方面，在进行了进行X射线摄影的意思的指示的情况下，开关控制电路108对切换开关107发送控制信号，以使从蓄电装置106向高电压产生装置103供给电力。根据该控制信号对切换开关107进行切换，以使逆变器104与蓄电装置106电连接(图6的(c))。其结果是，从蓄电装置106向高电压产生装置103供给比较大的电力Pg。

此外，在不进行X射线摄影的状态下，进行控制使得从商用电源109向蓄电装置106进行电力Ph的充电(图6的(b))。通过该充电来在X射线透视等时对蓄电装置106进行充电，能够有备于在X射线透视后进行的X射线摄影。

像这样，在X射线装置101中，在X射线透视时和X射线摄影时，利用切换开关107切换对高电压产生装置103供给电力的供给源。相比于X射线摄影，X射线透视所需的电力小。因此，只在进行X射线透视时将商用电源109与高电压产生装置103连接，由此即使在商用电源109的电源容量小的情况下，也能够在X射线透视时恰当地产生X射线。

另一方面，在所需电力大的X射线摄影时，将对高电压产生装置103供给电力的供给源从商用电源109切换为蓄电装置106。即，在X射线摄影时，对切换开关107进行切换，使得仅蓄电装置106与高电压产生装置103连接。从电源容量比商用电源109的电源容量大的蓄电装置106供给电力Pb，由此即使在所需电力比较大的X射线摄影时，也能够恰当地产生X射线。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-129087号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在具有这样的结构的以往例的情况下，具有如下的问题。

即，在近年来的X射线装置、尤其FPD搭载型的X射线装置中，存在需要的电力变大的倾向。因此，在当进行X射线摄影时只从蓄电装置供给电力的以往的结构中，难以可靠地供给该需要的电力。

另外，在近年来的X射线装置中，装置内的空间受到限制，因此针对蓄电装置的小型化的需求也不断高涨。但是，为了使用以往的结构供给X射线装置所需要的高的电力，而需要使蓄电装置大型化，难以应对小型化的需求。另一方面，当在以往的装置中使蓄电装置小型化的情况下，来自蓄电装置的供给电力相对于所要求的值而言大幅不足。

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供一种能够实现供给电力的提高和装置的小型化的X射线管用电源装置、以及使用该X射线管用电源装置的X射线装置。

用于解决问题的方案

本发明为了达成这样的目的而采取如下的结构。

即，本发明所涉及的X射线管用电源装置具备：蓄电部；电容器，其蓄积用于向高电压产生部供给的电力，所述高电压产生部向X射线管施加高电压；第一电路，其使从商用电源供给的电力蓄积于所述电容器；第二电路，其使从所述蓄电部放电出的电力蓄积于所述电容器；电压检测部，其检测所述电容器的电压；切换部，其切换自所述蓄电部的放电的开启/关闭；以及切换控制部，其控制由所述切换部进行的自所述蓄电部的放电的开启/关闭，使得在所述电压检测部检测出的所述电容器的电压比规定的第一设定值高的情况下成为第一状态，并且在所述电压检测部检测出的所述电容器的电压为所述第一设定值以下的情况下成为第二状态，其中，所述第一状态是只从所述商用电源向所述电容器供给电力的状态，所述第二状态是分别从所述商用电源和所述蓄电部向所述电容器供给电力的状态。

[作用和效果]根据本发明所涉及的X射线管用电源装置，具备电容器，所述电容器蓄积用于向高电压产生部供给的电力，所述高电压产生部向X射线管施加高电压。该电容器蓄积从商用电源供给的电力和从蓄电部供给的电力。另外，具备切换控制部，所述切换控制部基于电压检测部检测出的电容器的电压来控制由切换部进行的自蓄电部的放电的开启/关闭。

切换控制部控制自蓄电部的放电的开启/关闭，以使在电压检测部检测出的电容器的电压比规定的第一设定值高的情况下成为只从商用电源向电容器供给电力的第一状态。在电容器的电压高的情况下，高电压产生部需要的电力比较小，因此以只从商用电源供给的电力来进行供应是很容易的。因而，不浪费蓄电部的电力就能够恰当地产生X射线。

另一方面，切换控制部控制自蓄电部的放电的开启/关闭，以使在电压检测部检测出的电容器的电压为第一设定值以下的情况下成为分别从商用电源和蓄电部向电容器供给电力的第二状态。在电容器的电压低的情况下，高电压产生部需要的电力比较大。因此，通过从蓄电部供给电力，能够可靠地弥补商用电源的供给电力不足的量，从而能够以更高的输出条件来恰当地产生X射线。

另外，在本发明中，在所需电力大的情况下设为第二状态，由此进行从商用电源和蓄电部这两方供给电力的所谓的混合电力供给。因此，相比于只从蓄电部供给电力的以往的结构，能够降低蓄电部供给的电力。因而，能够使蓄电部小型化，并且充分地确保向高电压产生部供给的电力。另外，由于向高电压产生部供给蓄电部的供给电力与商用电源的供给电力加在一起的电力，因此相比于以往的结构，能够提高对高电压产生部的供给电力。

另外，在上述的发明中，优选的是，还具备充电电路，所述充电电路向所述蓄电部充入从所述商用电源供给的电力，所述切换部还具有用于切换经由所述充电电路向所述蓄电部进行的充电的开启/关闭的结构，在所述电容器的电压比第二设定值高的情况下，所述切换控制部控制所述切换部，使得开启对所述蓄电部的充电，在所述电容器的电压为所述第二设定值以下的情况下，所述切换控制部控制所述切换部，使得关闭对所述蓄电部的充电，其中，所述第二设定值是所述第一设定值以上的值。

[作用和效果]根据本发明所涉及的X射线管用电源装置，切换控制部除了控制自蓄电部的放电的开启/关闭以外，还控制经由充电电路向蓄电部进行的充电的开启/关闭。即，在电容器的电压比作为第一设定值以上的值的第二设定值高的情况下，控制切换部，使得开启对蓄电部的充电。

在电容器的电压比第二设定值高的情况下，高电压产生部所需要的电力非常小，因此通过使用商用电源所能供给的电力的一部分来供应高电压产生部所需的电力是很容易的。因此，使商用电源的供给电力中的剩余的一部分充入蓄电部，由此能够有备于从蓄电部向高电压产生部供给电力的状况。

另外，在上述的发明中，优选的是，所述切换控制部进行反馈控制，以使所述电容器的电压接近规定的第三设定值。

[作用和效果]根据本发明所涉及的X射线管用电源装置，切换控制部进行反馈控制，以使电容器的电压接近规定的第三设定值。通过反馈控制，电容器的电压不会变动并且稳定地取得第三设定值。因而，能够恰当地控制自蓄电部的放电的开启/关闭。另外，能够避免从蓄电部放电的电力的量超出必要地增大而浪费蓄电部的电力的状况。

另外，在上述的发明中，优选的是，所述第三设定值与所述第一设定值相等。在分别从商用电源和蓄电部供给电力的第二状态下，当提高第三设定值时，即使在供给至高电压产生部的电力固定的情况下，也能够将商用电源的电流和商用电源的供给电力抑制得低。因此，通过增大第三设定值而使其与第一设定值相等，即使在使用电流的上限值低的商用电源的情况下，也容易地使供给至高电压产生部的电力提高。

另外，在上述的发明中，优选的是，所述蓄电部为包括电池、双电层电容器以及大容量电容器中的至少一个的结构。通过设为这些结构，能够实现低成本且蓄积更大容量的电力的蓄电部。

另外，优选的是，X射线装置具备：X射线管，其向被检查对象照射X射线；X射线检测单元，其检测透过了所述被检查对象的所述X射线，并且输出X射线检测信号；图像生成单元，其使用所述X射线检测信号来生成X射线图像；以及电力供给单元，其向所述X射线管供给电力，其中，所述电力供给单元为上述的发明所涉及的X射线管用电源装置。根据本发明所涉及的X射线装置，能够实现起到与上述的X射线管用电源装置有关的效果的X射线装置。

发明的效果

根据本发明所涉及的X射线管用电源装置和X射线装置，检测电容器的电压，根据检测出的电压的水平来自动地切换对高电压产生部供给电力的电力供给源。在电容器的电压高的情况下，只将商用电源设为电力供给源，由此抑制蓄电部的电力消耗。另外，在电容器的电压低的情况下，不仅将蓄电部设为电力供给源，还将商用电源也一并设为电力供给源。因而，能够减少从蓄电部供给的电力的大小，因此容易实现蓄电部的小型化。另外，通过设为蓄电部与商用电源的混合电力供给，相比于只将蓄电部设为电力供给源的情况，向高电压产生部供给的电力变大。因而，能够进一步提高从X射线管照射的X射线的输出。

附图说明

图1是表示实施例所涉及的X射线装置和X射线管用电源装置的概要结构的框图。

图2是说明实施例所涉及的X射线管用电源装置的控制的流程图。

图3是说明实施例所涉及的X射线管用电源装置的控制的曲线图。

图4的(a)～(c)是表示在实施例所涉及的X射线管用电源装置中切换对高电压产生部供给电力的供给源的结构的图。图4的(a)是说明从商用电源向蓄电装置充电并且从商用电源供给电力的状态的图，图4的(b)是说明不进行蓄电装置的充电而从商用电源供给电力的状态的图，图4的(c)是说明从蓄电装置放电来从商用电源和蓄电装置进行混合电力供给的状态的图。

图5的(a)和(b)是说明实施例所涉及的X射线管用电源装置的效果的曲线图。图5的(a)是将始终只从商用电源供给电力的比较例与进行混合电力供给的实施例进行比较的曲线图，图5的(b)是将在反馈控制中变更了第三设定值V3的值的情况下的商用电源的电流进行比较的曲线图。

图6的(a)～(c)是表示以往例所涉及的X射线装置的结构的概要图。图6的(a)是表示整体结构的图，图6的(b)是说明X射线透视时的电力供给源的图，图6的(c)是说明X射线摄影时的电力供给源的图。

附图标记说明

1：X射线装置；3：X射线管；7：电源装置(X射线管用电源装置)；9：X射线检测器；16：高电压产生部；17：商用电源；21：电容器；23：电压检测部；27：蓄电装置；29：充放电电路；31：充放电控制部；33：电路(第一电路)；35：电路(第二电路)。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。

<整体结构的说明>

如图1所示，实施例所涉及的X射线装置1具备X射线管3、电源装置7、X射线检测器9、图像生成部11以及输入部13。另外，X射线装置1构成为能够经由电源线等与商用电源17连接。

X射线管3通过从设置于电源装置7的高电压产生部16被施加高电压而对被检体照射X射线。电源装置7构成为能够与X射线管3连接，用于供给由X射线管3进行X射线的照射所需的电力。

X射线检测器9检测从X射线管3照射至被检体且透过了被检体的X射线，并且转换为电信号，作为X射线检测信号进行输出。作为X射线检测器9的一例，能够举出平板型检测器(FPD)等。图像生成部11设置于X射线检测器9的后级，基于从X射线检测器9输出的X射线检测信号来生成X射线图像。

输入部13用于输入操作者的指示，作为该输入部13的一例，能够举出键盘输入式的面板、触摸输入式的面板等。

接着，对实施例所涉及的电源装置7的结构进行说明。电源装置7为X射线管用的电源装置，如图1所示，具备X射线控制部15、高电压产生部16、整流器19、电容器21、电压检测部23、蓄电装置27以及充放电电路29。在实施例中，在将X射线装置1与商用电源17连接的情况下，商用电源17成为经由整流器19和电容器21等始终与高电压产生部16电连接的结构。另外，X射线控制部15具有充放电控制部31。

X射线控制部15控制由X射线管3进行的X射线的照射。高电压产生部16具备对电力进行直流交流转换的逆变器等，产生照射X射线所需的高电压。整流器19与商用电源17电连接，将从商用电源17供给的电力从交流转换为直流。通过整流器19转换得到的直流电力经由电路33蓄积于电容器21。电容器21与商用电源17及高电压产生部16并联地连接。电容器21构成为除了蓄积经由电路33从商用电源17供给的电力之外，还蓄积经由电路35从蓄电装置27供给的电力。电容器21中蓄积的电力向高电压产生部16输出。电路33相当于本发明的第一电路，电路35相当于本发明的第二电路。

电压检测部23实时地检测电容器21的电压。构成为随时从电压检测部23向充放电控制部31发送由电压检测部23检测出的与电容器21的电压的水平有关的信息。

蓄电装置27内置于电源装置7中，按照由充放电电路29和充放电控制部31进行的控制来经由电容器21向高电压产生部16供给电力。作为蓄电装置27的一例，能够举出电池、双电层电容器、大容量电容器等。另外，蓄电装置27与未图示的蓄电压检测部连接。蓄电压检测部实时地检测蓄电装置27的电压Vm，并且随时向充放电控制部31发送电压Vm的信息。蓄电装置27相当于本发明的蓄电部。

充放电电路29与蓄电装置27电连接，充放电电路29并联连接于整流器19与电容器21之间。充放电电路29具有能够进行以下状态的切换的结构：能够自蓄电装置27进行放电的状态(放电模式)；以及能够对蓄电装置27进行充电的状态(充电模式)。作为充放电电路29的一例，能够举出利用了半导体开关元件的双向转换器等。

当充放电电路29成为放电模式的状态时，构成充放电电路29的开关元件被切换，蓄电装置27成为经由充放电电路29、电路35与电容器21电连接的状态。即，能够在恰当的时机从蓄电装置27放电从而将蓄电装置27的电力蓄积于电容器21。

当充放电电路29成为充电模式的状态时，构成充放电电路29的开关元件被切换，蓄电装置27成为经由充放电电路29、电路35与商用电源17电连接的状态。而且，从商用电源17供给的电力的至少一部分充入蓄电装置27。

另外，充放电电路29通过PWM控制(Pulse Width Modulation：脉宽调制)等来进行切换充电和放电的开启/关闭的控制。作为一例，在进行PWM控制的情况下，能够通过恰当地变更固定周期内的脉冲的占空比，来恰当地调整向蓄电装置27充入的电力的大小和从蓄电装置27放电的电力的大小。充放电控制部31设置于充放电电路29的上游，控制充放电电路29的动作。

在此，对利用充放电控制部31和充放电电路29控制自蓄电装置27的放电以及对蓄电装置27的充电的结构进行说明。充放电控制部31基于从电压检测部23发送的电容器21的电压Vc的水平来对充放电电路29发送不同的控制信号。

在实施例中，充放电控制部31通过将电容器21的电压Vc与预先决定的第一设定值V1进行比较，来进行切换放电模式的开启/关闭的控制。另外，充放电控制部31通过将电容器21的电压Vc与预先决定的第二设定值V2进行比较，来进行切换充电模式的开启/关闭的控制。此外，将第二设定值V2设为比第一设定值V1高的值。

并且，本实施例所涉及的充放电控制部31具有以下结构：进行反馈控制，使得通过控制充放电电路29的切换动作来使电容器21的电压Vc的水平接近预先决定的第三设定值。在本实施例中，将第三设定值定为V3。能够根据X射线装置1的条件来恰当地设定和变更第一设定值V1、第二设定值V2、第三设定值V3的水平。作为X射线装置1的条件的例子，能够举出商用电源17的电源容量、蓄电装置27的容量、X射线照射条件等。作为X射线照射条件的例子，能够举出管电压及管电流的大小、以及照射X射线的定时等。

下面使用图2的流程图来说明在实施例中充放电控制部31控制充放电电路29的结构。

首先，在商用电源17与电源装置7连接的状态下(步骤S100)，利用电压检测部23检测电容器21的电压Vc(步骤S101)。将检测出的电压Vc的信息发送至充放电控制部31。充放电控制部31将电压Vc与第一设定值V1进行比较(步骤S102)。

在步骤S102中，在判断为电容器21的电压Vc为第一设定值V1以下的情况下，充放电控制部31控制充放电电路29，使得充放电电路29成为放电模式(步骤S103)。在被控制为放电模式的情况下，充放电电路29切换充放电电路29的开关元件，以使蓄电装置27与电容器21电连接。

通过在放电模式中进行开关元件的切换，蓄电装置27并联连接于商用电源17。其结果是，能够使从蓄电装置27供给的电力蓄积于电容器21，因此在放电模式中，如图4的(a)所示，能够利用商用电源17和蓄电装置27这两方进行电力供给。通过利用商用电源17和蓄电装置27进行电力供给，即使在X射线管3的负荷大的状态下，也能够可靠地供给X射线管3的工作所需的电力。

在本实施例中，构成为：在将充放电电路29控制为放电模式的情况下，利用充放电控制部31进行充放电电路29的反馈控制，以使电容器21的电压Vc至少为第三设定值V3。在本实施例中，第三设定值V3被预先设定为比第一设定值V1小的值。即，当X射线管3的负荷大且电容器21的电压Vc为第三设定值V3以下时，充放电控制部31控制充放电电路29，使蓄电装置27进行放电。当由蓄电装置27执行放电时，从蓄电装置27对电容器21供给电力。通过该电力供给，电容器21的电压Vc恢复为第三设定值V3。在电压Vc比第三设定值大的情况下，停止由蓄电装置27进行的放电。

此外，在放电模式的状态下，充放电控制部31将电压Vc与第一设定值V1恰当地进行比较，判定是否结束该放电模式(步骤S104)。在电压Vc为第一设定值V1以下的情况下，继续放电模式。另一方面，在电压Vc比第一设定值V1大的情况下，充放电控制部31控制充放电电路29，以使充放电电路29的放电模式结束(步骤S105)。通过结束放电模式，充放电电路29转移到通常模式(步骤S111)。在后文叙述通常模式。

另一方面，在步骤S102中判断为电容器21的电压Vc比第一设定值V1大的情况下，充放电控制部31接着将电压Vc与第二设定值V2进行比较(步骤S106)。在本实施例中，第二设定值V2被预先设定为比第一设定值V1大的值。

在步骤S106中判断为电容器21的电压Vc比第二设定值V2大的情况下，充放电控制部31控制充放电电路29，以使充放电电路29成为充电模式(步骤S107)。在被控制为充电模式的情况下，充放电电路29切换充放电电路29的开关元件，使得能够从商用电源17向蓄电装置27供给电力。

通过在充电模式中进行开关元件的切换，维持商用电源17与电容器21的电连接，并且商用电源17与蓄电装置27电连接。其结果是，如图4的(c)所示，能够使从商用电源17供给的电力的一部分充入蓄电装置27。即，在充电模式下，商用电源17能够经由电容器21向高电压产生部16供给电力，并且能够进行对蓄电装置27的充电。

在充放电电路29被控制为充电模式的情况下，充放电控制部31随时将电容器21的电压Vc与第二设定值V2进行比较，判定是否使该充电模式结束(步骤S108)。在电压Vc为第二设定值V2以下的情况下，充放电控制部31控制充放电电路29，以使充放电电路29的充电模式结束(步骤S110)。

在本实施例中，在充电模式中，还包括以下的步骤：充放电控制部31还随时将蓄电装置27的电压Vm与目标值Vt进行比较，判定是否结束该充电模式(步骤S109)。步骤S109设置于步骤S108之前。在步骤S109中判定为蓄电装置27的电压Vm为目标值Vt以上的情况下，充放电控制部31控制充放电电路29，以与电容器21的电压Vc的大小无关地使充放电电路29的充电模式结束(步骤S110)。即，在本实施例中，在充放电电路29被控制为充电模式的状态下，在蓄电装置27的电压Vm比目标值Vt小、且电容器21的电压Vc比第二设定值大的情况下，继续该充电模式。

在电容器21的电压Vc比第一设定值V1大且为第二设定值V2以下的情况下，充放电控制部31控制充放电电路29，以使充放电电路29成为通常模式。在通常模式下，恰当地切换开关元件，使得充放电电路29无法进行自蓄电装置27的放电和对蓄电装置27的充电中的任一个。其结果是，如图4的(b)所示，从商用电源17供给的电力不向蓄电装置27充电，而向高电压产生部16供给。另外，在该通常模式下，也不从蓄电装置27向高电压产生部16供给电力，只使用商用电源17的电力使X射线管3工作。

<动作的说明>

在此，使用附图来说明实施例所涉及的X射线装置1和电源装置7的电力供给的控制。图3是表示电容器21的电压Vc与经过时间的关系的曲线图。设为第一设定值V1、第二设定值V2以及第三设定值V3各自是预先设定的值。

首先，对初始状态下的电源装置7的控制进行说明。在初始状态(t＝0)下，X射线装置1和电源装置7连接于商用电源17(步骤S100)，电容器21的电压Vc达到上限值Vf。即，处于电压Vc比第二设定值V2高的状态。

利用电压检测器23实时地检测电容器21的电压Vc(步骤S101)，将检测出的电压Vc的信息逐次发送至充放电控制部31。

在电容器21的电压Vc比第二设定值V2高的情况下，通过充放电控制部31的判定(步骤S106)，将充放电电路29控制为充电模式(步骤S107)。通过该控制，能够从商用电源17对蓄电装置27进行充电。在本实施例中，在该充电模式的状态下，在蓄电装置27的电压Vm比目标值Vt小的情况下，维持充电模式从而实际进行对蓄电装置27的充电。

当执行对蓄电装置27的充电时，如图4的(c)所示，从商用电源17向电源装置7供给的电力Pa的一部分、即电力Pc经由充放电电路29充入蓄电装置27。而且，电力Pa与电力Pc之差蓄积于电容器21。蓄积于电容器21的电力作为供给电力Px供给至高电压产生部16。在图4的(c)所示的状态下，只有商用电源17成为对高电压产生部16供给电力的电力供给源。

接着，对在开始X射线照射后的电源装置7的控制进行说明。操作者向输入部13输入规定的X射线照射条件，在图3中，在t1所示的时间点开始X射线照射。由于开始X射线照射而从商用电源17经由电容器21向高电压产生部16供给电力，由于从高电压产生部16施加的管电压而从X射线管3照射X射线。照射出的X射线透过未图示的被检体后被X射线检测器9检测。图像生成部11基于从检测出X射线的X射线检测器9发送的X射线检测信号来生成被检体的X射线图像。

由于从X射线管3照射X射线，电力被消耗，电容器21的电压Vc下降。而且，在图3中的t2所示的时间点，电容器21的电压Vc变为第二设定值V2以下。将成为第二设定值以下的电压Vc的信息从电压检测部23发送至充放电控制部31(步骤S108)。由于电容器21的电压Vc为V2以下，充放电控制部31控制充放电电路29，使充电模式结束(步骤S110)。

在充放电控制部31判定为电容器21的电压Vc比第一设定值V1高且为第二设定值V2以下的情况下，充放电控制部31控制充放电电路29，以使充放电电路29成为通常模式的状态(步骤S111)。

此外，还随时将与蓄电装置27的电压Vm有关的信息同电容器21的电压Vc的信息一起发送至充放电控制部31。而且，充放电控制部31随时将蓄电装置27的电压Vm与目标值Vt进行比较(步骤S109)。即使在电容器21的电压Vc比V2大的情况下，也在蓄电装置27的电压Vm变为目标值Vt以上时，判断为无需进一步对蓄电装置27进行充电，结束充电模式(步骤S110)。而且，在充电模式结束的情况下，转移到通常模式(步骤S111)。

通过进行设为通常模式的控制，电源装置7被切换为图4的(b)所示的状态。即，停止从商用电源17对蓄电装置27的充电。另外，成为还停止自蓄电装置27的放电、即从蓄电装置27对电容器21进行的电力供给的状态。

因此，只有从商用电源17向电源装置7供给的电力Pa直接蓄积于电容器21。而且，将从电容器21输出的供给电力Px向高电压产生部16供给。与图4的(c)所示的状态同样地，在图4的(b)所示的状态下，也是只有商用电源17成为由X射线管3进行X射线照射所需的电力的供给源。如图4的(b)或图4的(c)所示的只有商用电源17成为X射线照射所需的电力的供给源的状态相当于本发明的第一状态。

在通常模式下，与充电模式不同，电路被切换，使得不进行对蓄电装置27的充电。因此，在通常模式下从商用电源17能够供给至电容器21的电力量比充电模式下的该电力量大。因此，在通常模式下，只将商用电源17设为电力供给源，能够避免蓄电装置27的电力消耗，并且相比于充电模式，能够应对更大的X射线管3的负荷。

当仍继续X射线照射时，电容器21的电压Vc进一步下降。而且，在图3中的t3所示的时间点，电容器21的电压Vc变为第一设定值V1以下。将成为第一设定值以下的电压Vc的信息从电压检测部23发送至充放电控制部31(步骤S102)。

而且，在充放电控制部31判定为电容器21的电压Vc为第一设定值V1以下的情况下，充放电控制部31控制充放电电路29，以使充放电电路29成为放电模式的状态(步骤S103)。通过进行设为放电模式的控制，能够从蓄电装置27对电容器21进行电力供给。

在放电模式的状态下，进行反馈控制，以使电容器21的电压Vc至少成为第三设定值。即，电力进一步被消耗，而且当在图3中的t4所示的时间点电容器21的电压Vc为第三设定值V3以下时，实际进行从蓄电装置27对电容器21的电力供给。

充放电控制部31控制充放电电路29，以从蓄电装置27对电容器21执行电力供给，由此电源装置7成为图4的(a)所示的状态。即，从蓄电装置27放电出电力Pb并且将该电力Pb蓄积于电容器21。此时，还维持商用电源17与电容器21的电连接，因此能够还将从商用电源17向电源装置7供给的电力Pa一同蓄积于电容器21。

而且，将蓄积于电容器21的电力作为供给电力Px向高电压产生部16供给。通过进行步骤S104所涉及的控制，商用电源17和蓄电装置27成为对高电压产生部16供给电力的供给源。即，在商用电源17的供给电力Pa与由X射线管3进行X射线照射所需的供给电力Px的大小相比不足的情况下，根据电容器21的电压Vc的检测结果从蓄电装置27供给电力Pb，由此自动地弥补不足量。

因此，即使在供给电力Px变得更大的情况下，也能够使从商用电源17供给的电力Pa的大小不变而设为固定。如图4的(a)所示的商用电源17和蓄电装置27成为X射线管3所需的电力的供给源的状态相当于本发明的第二状态。

充放电电路29通过PMW控制等来恰当地调节开关元件的切换，由此调整从蓄电装置27供给的电力Pb的量，使得电压Vc接近第三设定值V3。将电压Vc的信息再次发送至充放电控制部31，充放电控制部31控制充放电电路29中的开关元件的切换，以使电压Vc的值再次接近V3。通过进行反馈控制，稳定地维持电容器21的电压Vc以使其成为第三设定值V3(图3中时刻t4～t5)。因而，能够避免电容器21的电压Vc过度地下降的状况。

接着，对在停止X射线照射的情况下的由电源装置7进行的电力供给的控制进行说明。在获取到期望的X射线图像后，在图3中的t5所示的时间点，停止X射线照射。由于停止X射线照射，X射线管3等的负荷消失，电力消耗量也为零。因此，从商用电源17等供给的电力蓄积于电容器21，电容器21的电压Vc上升。即，在t5所示的时间点，电压Vc变得比第三设定值V3大。在电压Vc比第三设定值V3大且为第一设定值V1以下的情况下，充放电电路29维持放电模式，并且停止从蓄电装置27对电容器21的电力供给(图3中时刻t5～t6)。

由于电压Vc进一步上升，在图3中的t6所示的时间点，电容器21的电压Vc变得比第一设定值V1高。当充放电控制部31探测到电压Vc比第一设定值V1高时(步骤S104)，充放电控制部31使充放电电路29的放电模式结束(步骤S105)。由于充电模式结束，而充放电电路29转移到通常模式(步骤S111)。而且，在电压Vc比第一设定值V1高且为第二设定值V2以下的情况下，维持该通常模式(图3中时刻t6～t7)。在通常模式下，停止对蓄电装置27的充电，也停止自蓄电装置的放电，因此从商用电源17供给的电力Pa直接经由电容器21向高电压产生部16供给(图4的(b))。

由于电压Vc进一步上升，在图3中的t7所示的时间点，电容器21的电压Vc变得比第二设定值V2高。当充放电控制部31探测到电压Vc比第二设定值高时(步骤S106)，充放电控制部31将充放电电路29控制为充电模式(步骤S107)。通过进行设为充电模式的控制，将充放电电路29切换为能够对蓄电装置27供给从商用电源17供给的电力的至少一部分。

蓄电装置27已经消耗了电力以补充X射线照射所需的电力。在充电模式的状态下，在蓄电装置27的电压Vm比目标值Vt小的情况下，实际进行从商用电源17对蓄电装置27的充电。通过充放电控制部31控制充放电电路29以执行从商用电源17对蓄电装置27的充电，电源装置7成为图4的(c)所示的状态。即，从商用电源17对蓄电装置27充入电力Pc，以备之后执行负荷高的X射线照射的状况。

此外，在通过从商用电源17对蓄电装置27的充电而使蓄电装置27的电压Vm为目标值Vt以上的情况下，由充放电控制部31探测到该电压Vm的信息(步骤S109)。在该情况下，不需要进一步的充电，因此充放电控制部31控制充放电电路29以与电容器21的电压Vc的大小无关地使充电模式结束(步骤S110)。由于充电模式结束，而充放电电路29转移到通常模式(步骤S111)。通过转移到通常模式，电源装置7成为图4的(b)所示的状态。如以上那样，在X射线照射的前后，进行电源装置7的电力供给的控制。

<由实施例的结构实现的效果>

在实施例所涉及的电源装置7中，基于电容器21的电压Vc自动且恰当地切换对高电压产生部16供给电力的电力供给源。即，逐次地将预先决定的第一设定值V1与电压Vc进行比较，在电压Vc为V1以下的情况下，如图4的(a)所示，充放电控制部31进行切换充放电电路29的控制，从而成为能够从商用电源17和蓄电装置27这两方向高电压产生部16供给电力的状态。另一方面，在电压Vc比V1高的情况下，如图4的(b)或图4的(c)所示，充放电控制部31切换充放电电路29，从而成为能够只从商用电源17向高电压产生部16供给电力的状态。

在电容器21的电压Vc低的状态、即X射线管3和高电压产生部16的负荷高的状态下，进行如图4的(a)所示的充放电电路29的控制。在该情况下，商用电源17所能供给的电力Pa与高电压产生部16需要的供给电力Px相比不足，因此从电容量比较高的蓄电装置27放电，向高电压产生部16供给电力Pb以弥补该不足量。因而，作为一例，在进行X射线摄影时等，即使在高电压产生部16等的负荷高的状态下，也能够使用来自蓄电装置27的大的电力来恰当地产生X射线。

另外，在本发明的结构中，在负荷高的状态下，不仅从蓄电装置27供给电力，还从商用电源17供给电力。因此，相比于只使用蓄电装置的供给电力的以往结构，在本发明的结构中，还能够从商用电源供给电力，因此能够得到能够减小应该从蓄电装置27供给的电力这个效果、以及能够提高供给电力Px这个效果。即，能够降低蓄电装置27的负担并且实现小型化。另外，还能够使针对高电压产生部16的供给电力Px的电力量提高，进行更高输出的X射线照射。

另外，在实施例所涉及的电源装置7中，还以电容器21的电压Vc的水平为基准来进行自动地切换对蓄电装置27的充电的开启/关闭的控制。即，逐次比较预先决定的第二设定值V2与电压Vc，在电压Vc比V2高的情况下，充放电控制部31进行将充放电电路29切换为充电模式的控制。在充电模式的状态下，如图4的(c)所示，能够从商用电源17对蓄电装置27进行充电。另一方面，在电压Vc为V2以下的情况下，进行将充放电电路29切换为通常模式的控制。在通常模式中，如图4的(b)所示，不进行对蓄电装置27的充电。

在电容器21的电压Vc非常高的状态、即X射线管3和高电压产生部16的负荷非常低的状态下进行如图4的(c)所示的充放电电路29的控制。因而，即使在商用电源17的电源容量小的情况下，也能够使用该商用电源17的一部分电力恰当地产生X射线。另外，能够将从商用电源17向电源装置7供给的电力中的剩余的电力作为电力Pc充入蓄电装置27。因此，通过预先对蓄电装置27进行充电，能够有备于X射线管3和高电压产生部16的负荷高的状况。

在电容器21的电压Vc呈某种程度高的状态下进行如图4的(b)所示的充放电电路29的控制。在该情况下，不能进行从商用电源17对蓄电装置27的充电，因此即使在高电压产生部16等的负荷比较高的情况下，也能够只将电源容量低的商用电源17作为电力供给源来产生X射线。其结果是，能够避免无益地消耗蓄电装置27的电力，因此即使内置于电源装置7中的蓄电装置27比较小型，也能够应用于X射线装置1中。

在实施例中，通过随时检测电容器21的电压Vc的水平，来控制电容器21的充电和放电。即，通过充放电控制部31和检测电压Vc的电压检测部23，自动地切换从电源装置7对高电压产生部16供给电力的供给源。因此，无需操作者进行探测高电压产生部16等的负荷并且手动地切换电力供给源等操作，因此能够大幅减轻操作者的负担。

另外，如果具有检测电压Vc的结构，则能够实现本发明的切换电力供给源的结构，因此无需配置用于检测高电压产生部16、X射线管3的消耗电力的结构等其它检测装置。因而，能够使X射线装置1的结构、充放电控制部31的运算内容简化，因此能够容易地实现装置的小型化和低成本化。

接着，对在本发明中进行的反馈控制的效果进行说明。在本发明的结构中，在规定的条件下进行反馈控制，由此能够将电容器21的电压Vc稳定地设为第三设定值V3。因此，能够避免由于继续X射线照射而使电容器21的电压Vc超出必要地下降的状况。另外，关于第三设定值V3的值，能够根据商用电源17的电流的上限值、期望的X射线照射条件等来预先决定恰当的值。因而，能够避免由于商用电源17的电流的上限值低而使X射线输出受限制的状况。

在此，进一步说明反馈控制的效果。在图4的(a)所示的状态下，通过基于商用电源17和蓄电装置27的混合电力供给，向高电压产生部16供给电力。因此，在进行混合电力供给的图4的(a)的状态下，在针对高电压产生部16的供给电力Px与由商用电源17供给的电力Pa及由蓄电装置27供给的电力Pb之间，以下的(1)所示的式子成立。

Px＝Pa+Pb……(1)

另外，当将用于供给电力Pa的商用电源17的电流设为Ia、将电压设为Va时，以下的(2)所示的式子成立。

Pa＝Ia×Va……(2)

并且，商用电源17的电压Va与电容器21的电压Vc之差同商用电源17的电流Ia成比例。因而，通过使用常数k，以下的(3)所示的式子成立。

Ia＝k(Va-Vc)……(3)

根据上述的(1)～(3)所示的式子，在供给电力Px固定的情况下，能够通过提高从蓄电装置27放电的电力Pb来将从商用电源17供给的电力Pa的量抑制得低。另外，通过提高电容器21的电压Vc，商用电源17的电流Ia减少，结果是，从商用电源17供给的电力Pa也减少。通过反馈控制来防止电压Vc的变动并且稳定地设为V3的值，由此还能够使商用电源17的电力Pa和电流Ia稳定化。

图5的(a)是表示验证针对高电压产生部16的供给电力Px与商用电源17的电流Ia之间的关系而得到的实验结果的曲线图。虚线K1表示始终只从商用电源17向高电压产生部16供给电力的结构下的结果。实线K2表示本申请发明所涉及的在高电压产生部16的负荷大的情况下切换为商用电源17与蓄电装置27的混合电力供给的结构下的结果。

在始终只从商用电源17向高电压产生部16供给电力的情况下，如虚线K1所示，需要与向高电压产生部16供给的供给电力Px的大小成比例地增大商用电源17的电流Ia。在商用电源17的规格上，电流Ia的上限比较低，因此供给电力Px的上限值也必然低。

另一方面，在本申请的结构中，恰当地切换充放电电路29中的开关元件，由此从蓄电装置27恰当地供给与所需要的供给电力Px相比商用电源17的电力Pa不足的量的电力量。即，如实线K2所示，即使供给电力Px的量大，由于能够将从蓄电装置27供给的电力Pb控制得大，因此能够避免商用电源17的电力Pa和电流Ia比规定值S大。

因而，在本申请发明的结构中，即使在商用电源17的电流的上限值低的情况下，也能够不受该上限值的影响地大幅提高供给电力Px的输出。另外，当利用蓄电装置27进行电力的供给时，还开始反馈控制从而使电压Vc稳定地成为第三设定值V3。其结果是，能够更可靠地将商用电源17的电流Ia设为固定的值S，因此能够防止电流Ia、电力Pa的变动。

另外，能够根据电压Vc的第三设定值的大小来恰当地变更与电流Ia所取的最大值相当的规定值S。图5的(b)是表示在变更了被设定为第三设定值的值的情况下的效果的曲线图。标记F1～F3所示的各个实线表示在将被设定为第三设定值的值设为Vc1、Vc2、Vc3的情况下的商用电极17的电流Ia与向高电压产生部16供给的供给电力Px之间的关系。此外，设为Vc1<Vc2<Vc3。

如上述的(3)的式子所示，在供给电力Px固定的情况下，当提高电容器21的电压Vc时，商用电源17的电流Ia变低。因此，在将被设定为第三设定值的值设为Vc1、Vc2、Vc3的情况下，当将规定值S的值分别设为Sc1、Sc2、Sc3时，在Vc1<Vc2<Vc3的情况下，Sc1～Sc3的关系为Sc1>Sc2>Sc3。

因而，即使在使用电流Ia的上限值低的商用电源17作为与X射线装置1连接的商用电源17的情况下，也能够通过预先将被设定为第三设定值的值设为更大的值，来将电流Ia能够取得的最大值抑制得低并且向高电压产生部16供给足够高的供给电力Px。因而，能够避免由于商用电源17的电流的上限低而X射线的输出极限值低这样的状况。

在如图4的(c)所示的进行商用电源17与蓄电装置27的混合电力供给的状态下，被设定为第三设定值的值越高，则能够抑制商用电源17的电流并且提高X射线输出这样的效果变得越好。因而，从使该效果最大这个观点出发，更优选的是第三设定值V3与第一设定值V1相等。

本发明不限于上述实施方式，能够如下述的那样进行变形实施。

(1)在上述的实施例中，关于第一设定值V1和第二设定值V2，将第二设定值决定为比第一设定值高的其它的值，但第一设定值V1与第二设定值V2可以为相同的值N。在这样的变形例中，充放电控制部31将电容器21的电压Vc与值N进行比较。而且，在电压Vc为N以下的情况下，将充放电电路29控制为放电模式。即，如图4的(a)所示，能够从蓄电装置27进行电力供给。其结果是，切换成蓄电装置27和商用电源17各自成为对高电压产生部16供给电力的电力供给源的状态。

在电压Vc比N高的情况下，将充放电电路29控制为充电模式。即，如图4的(c)所示，能够从商用电源17分别对高电压产生部16和蓄电装置27进行电力供给。其结果是，切换成只有商用电源17成为对高电压产生部16供给电力的电力供给源的状态，并且从商用电源17向蓄电装置27充入电力Pc。在这样的变形例所涉及的结构中，充放电控制部31切换充放电电路29的开关元件的阈值为一个，因此能够更简化由充放电控制部31进行的控制。

(2)在上述的实施例和变形例中，预先设定第一设定值V1和第二设定值V2，但也可以不设定第二设定值V2。即，也可以是，进行将第一设定值V1与电压Vc比较来切换自蓄电装置27的放电的开启/关闭的控制，另一方面，不进行对蓄电装置27的充电的控制。

在这样的变形例所涉及的结构中，在电压Vc为第一设定值以下的情况下，将充放电电路29切换为放电模式的状态，设为能够从商用电源17和蓄电装置27这两方供给电力的状态。另一方面，在电压Vc比第一设定值高的情况下，将充放电电路29切换为通常模式，控制为只将商用电源17设为电力供给源的状态。在不设定第二设定值的该变形例中，能够适当地省略对蓄电装置27进行充电所需的结构。

(3)在上述的实施例和变形例中，具有基于电容器21的电压Vc的水平来自动地切换对高电压产生部16供给电力的电力供给源的结构，但除此以外，还可以具备由操作者通过操作输入部13等动作来手动地切换电力供给源的结构。在该情况下，能够通过操作者的判断来强制性地将通过充放电控制部31的控制进行切换后的电力供给的状态再次切换。

(4)在上述的实施例和变形例中，可以省略步骤S109。即，可以为只基于电容器21的电压Vc判定充电模式的继续或结束的结构。在这样的变形例中，在充电模式中，充放电控制部31随时将电容器21的电压Vc与第二设定值V2进行比较，判定是否继续该充电模式。而且，在电容器21的电压Vc比第二设定值V2大的情况下，继续充电模式。另一方面，在电压Vc为第二设定值V2以下的情况下，充放电控制部31控制充放电电路29，以使充放电电路29的充电模式结束(步骤S110)。在这样的变形例中，能够省略随时检测蓄电装置27的电压Vm的蓄电压检测部，因此能够进一步使电源装置7的结构简化。

(5)在上述的实施例和变形例中，第三设定值V3可以与第一设定值V1相等。在该情况下，在电容器21的电压Vc为V1以下的情况下，转移到放电模式并且执行从蓄电装置27对电容器21的放电。通过该放电来向电容器21供给电力，将电压Vc反馈控制为与第三设定值V3相等的第一设定值V1。像这样，可以将电源装置7构成为转移到放电模式的时机与从蓄电装置27实际放电的时机相同。

Claims (6)

1.一种X射线管用电源装置，其特征在于，具备：

蓄电部；

电容器，其蓄积用于向高电压产生部供给的电力，所述高电压产生部向X射线管施加高电压；

第一电路，其使从商用电源供给的电力蓄积于所述电容器；

第二电路，其使从所述蓄电部放电出的电力蓄积于所述电容器；

电压检测部，其检测所述电容器的电压；

切换部，其切换自所述蓄电部的放电的开启/关闭；以及

切换控制部，其控制由所述切换部进行的自所述蓄电部的放电的开启/关闭，使得在所述电压检测部检测出的所述电容器的电压比规定的第一设定值高的情况下成为第一状态，并且在所述电压检测部检测出的所述电容器的电压为所述第一设定值以下的情况下成为第二状态，其中，所述第一状态是只从所述商用电源向所述电容器供给电力的状态，所述第二状态是分别从所述商用电源和所述蓄电部向所述电容器供给电力的状态。

2.根据权利要求1所述的X射线管用电源装置，其特征在于，

还具备充电电路，所述充电电路向所述蓄电部充入从所述商用电源供给的电力，

所述切换部还具有用于切换经由所述充电电路向所述蓄电部进行的充电的开启/关闭的结构，

在所述电容器的电压比第二设定值高的情况下，所述切换控制部控制所述切换部，使得开启对所述蓄电部的充电，在所述电容器的电压为所述第二设定值以下的情况下，所述切换控制部控制所述切换部，使得关闭对所述蓄电部的充电，其中，所述第二设定值是所述第一设定值以上的值。

3.根据权利要求1或2所述的X射线管用电源装置，其特征在于，

所述切换控制部进行反馈控制，以使所述电容器的电压接近规定的第三设定值。

4.根据权利要求3所述的X射线管用电源装置，其特征在于，

所述第三设定值与所述第一设定值相等。

5.根据权利要求1或2所述的X射线管用电源装置，其特征在于，

所述蓄电部为包括电池、双电层电容器以及大容量电容器中的至少一个的结构。

6.一种X射线装置，其特征在于，具备：

X射线管，其向被检查对象照射X射线；

X射线检测单元，其检测透过了所述被检查对象的所述X射线，并且输出X射线检测信号；

图像生成单元，其使用所述X射线检测信号来生成X射线图像；以及

电力供给单元，其向所述X射线管供给电力，

其中，所述电力供给单元为根据权利要求1至5中的任一项所述的X射线管用电源装置。

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