JP2012125443A - 電源装置、ｘ線発生装置及びｘ線診断装置並びにｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーを有効に再利用することで、バッテリーを効率的に運用することが可能な電源装置、Ｘ線発生装置及びＸ線診断装置並びにＣＴ装置を提供する。
【解決手段】バッテリー装置、制御手段、検知手段、及び、表示部を有する。バッテリー装置は電力供給元より充電し、電力供給先に放電する。制御手段はバッテリー装置の充電及び放電を制御する。検知手段はバッテリー装置を使用している時間を累積した累積使用時間、並びに、バッテリー装置の放電回数を累積した累積使用回数を含む累積使用情報を検知する。表示部は累積使用情報を表示する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電力供給元により充電し、電力供給先に放電するバッテリー装置を有する電源装置、Ｘ線発生装置及びＸ線診断装置並びにＣＴ装置に関する。

従来、バッテリーを用いたＸ線発生装置がある（例えば、特許文献１）。バッテリーには商用電源から電力が供給され、バッテリーからＸ線管に高電圧を供給する。

バッテリーを用いた場合、バッテリーは消耗品であり、Ｘ線発生装置の寿命以前に消耗して交換したり、使用後は他の部品と共に廃棄するなどしており、バッテリーを再利用することはなかった。しかし、最近のバッテリーの技術進歩で、バッテリーの高性能化と共に長寿命化が進み、従来と同様に他の部品と共に廃棄せず再利用することが可能となってきている。

特開２００３−１０１６７号公報

しかしながら、バッテリーを再利用することが可能となって来ているにも関わらず、バッテリーを再利用する仕組みがなく、従来と同様にバッテリーを廃棄せざるを得ない状況にあった。

Ｘ線電源としてのバッテリーは普及型製品から大出力型製品まで適用が可能となり、それにより、バッテリーの使用数量が増大している。それに応じて廃棄されるバッテリーの数も増大し、環境への影響、廃棄コストなど装置のランニングコストの増大という問題を有している。

この実施形態は、上記の問題を解決するものであり、バッテリーを有効に再利用することで、バッテリーを効率的に運用することが可能な電源装置、Ｘ線発生装置及びＸ線診断装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、実施形態に係る電源装置は、バッテリー装置、制御手段、検知手段、及び、表示部を有する。バッテリー装置は電力供給元より充電し、電力供給先に放電する。制御手段はバッテリー装置の充電及び放電を制御する。検知手段はバッテリー装置を使用している時間を累積した累積使用時間、並びに、バッテリー装置の放電回数を累積した累積使用回数を含む累積使用情報を検知する。表示部は累積使用情報を表示する。

この実施形態に係るＸ線発生装置の構成ブロック図である。 バッテリー装置の構成ブロック図である。 累積使用回数を説明するための図である。

次に、Ｘ線発生装置の実施形態について各図を参照して説明する。

先ず、Ｘ線発生装置の構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１はこの実施形態に係るＸ線発生装置の構成ブロック図である。

Ｘ線発生装置は、Ｘ線管１、高電圧発生手段２、Ｘ線制御手段３、インバータユニット４、商用電源５、整流手段６、バッテリー装置７、切替スイッチ８、及び、Ｘ線照射条件設定手段９を有している。

高電圧発生手段２は、Ｘ線管１に高電圧を印加してＸ線を発生させる。高電圧発生手段２には高電圧トランス（図示省略）が内蔵されている。高電圧トランスにはインバータユニット４が接続されている。高電圧発生手段２及びインバータユニット４にはＸ線制御手段３がそれぞれ接続されている。Ｘ線制御手段３にはＸ線照射条件設定手段１９が接続されている。インバータユニット４、高電圧発生手段２及びＸ線管１がこの発明の電力供給先の一例である。

Ｘ線制御手段３は、Ｘ線照射条件設定手段９により入力されたＸ線照射条件を受けて、高電圧発生手段２、インバータユニット４、及び、バッテリーユニット１０をそれぞれ制御して、所望のＸ線照射条件のＸ線を発生させる。ここで、Ｘ線照射条件とは、Ｘ線透視時及びＸ線撮影時のＸ線照射条件（管電圧、管電流など）を含む。

整流手段６は商用電源５からの交流を直流に変換する。整流手段６は、切替スイッチ８を介してインバータユニット４に直流電力を出力する。商用電源５及び整流手段６がこの発明の電力供給元の一例である。

整流手段６はバッテリー装置７に直流電力を供給する。バッテリー装置７は切替スイッチ８を介してインバータユニット４に直流電力を出力する。

Ｘ線制御手段３は、切替スイッチ８を制御してインバータユニット４を整流手段６に接続させることにより、整流手段６からの直流電力をインバータユニット４に供給する。このとき、Ｘ線制御手段３は、バッテリー装置７を制御して充電させる（バッテリー装置７の充電）。

また、Ｘ線制御手段３は、切替スイッチ８を制御してインバータユニット４をバッテリー装置７に接続させることにより、バッテリー装置７からの直流電力をインバータユニット４に供給する（バッテリー装置７の放電）。この時、Ｘ線制御手段３は、バッテリー装置７を充電させないように制御し、電力供給元とバッテリー装置７の両方から電力が供給されないようにしている。

（バッテリー装置）
次に、バッテリー装置７の構成の一例について図２を参照して説明する。図２はバッテリー装置の構成ブロック図である。

バッテリー装置７は独立して交換可能な複数（例えば４個から２４個程度）のバッテリーユニット１０、及び、充放電制御手段１１を有している。

バッテリーユニット１０は、累積使用時間表示部１２及び累積使用回数表示部１３を有している。ここで、累積使用時間表示部１２及び累積使用回数表示部１３は、累積使用情報を表示するこの発明の表示部の一例である。充放電制御手段１１は、放電切替スイッチ１１１、タイマー１１２、カウンタ１１３及び充電切替スイッチ１１４を有している。

バッテリー装置７の放電は次のように行われる。充放電制御手段１１は、Ｘ線制御手段３からの放電指示を受けて、複数のバッテリーユニット１０の中から１以上を選択し、選択したバッテリーユニット１０からの直流電力を放電切替スイッチ１１１を通してインバータユニット４に供給するように制御する（放電）。Ｘ線制御手段３は、Ｘ線照射条件設定手段９の入力によるＸ線照射条件を基に、バッテリーユニット１０を放電させることがバッテリーユニット１０の寿命に影響を与えると判断したとき、充放電制御手段１１に使用情報の取得の指令をする。それにより、カウンタ１１３は、放電の１回分を積算する。

バッテリー装置７の充電は次のように行われる。充放電制御手段１１は、バッテリーユニット１０の放電により、バッテリーユニット１０の電圧が所定電圧より下がると、充放電制御手段１１が整流手段６からの直流電力をバッテリーユニット１０に供給するように充電切替スイッチ１１４を通して制御し（充電開始）、バッテリーユニット１０の電圧が所定電圧に達すると、充放電制御手段１１が整流手段６からの直流電力をバッテリーユニット１０に供給しないように制御し、充電切替スイッチ１１４を遮断する（充電終了）。このとき、充電切替スイッチ１１４は充電する複数のバッテリーユニット１０の電圧バラツキに対して充電負荷の偏りを抑え、負荷電流（充電電流）を一定にする機能を有する。Ｘ線制御手段３は、放電によりバッテリーユニット１０を充電させることが必要と判断したとき、充放電制御手段１１に充電開始の指令をする。Ｘ線制御手段３は、操作者の充電開始操作によっても充放電制御手段１１に充電開始の指令をすることができる。これは、その日の作業（使用）終了後に翌日に備えて充電しておく場合に有効である。

なお、充放電制御手段１１は、バッテリーユニット１０の放電により、バッテリーユニット１０の電圧が所定電圧より下がらなくとも、バッテリーユニット１０を充電させてもよい。タイマー１１２は、Ｘ線発生装置の主電源（例えば、商用電源５）がオン状態のとき、すなわち、Ｘ線発生装置が稼働中の時間を、バッテリーユニット１０の使用時間として計測する。

ここで、Ｘ線制御手段３及び充放電制御手段１１は、バッテリーユニット１０毎にバッテリーユニットの充電及び放電を制御するこの発明の制御手段の一例である。また、充放電制御手段１１は、タイマー１１２の計測を基に、各バッテリーユニット１０を放電（使用）している使用時間を累積した累積使用時間、並びに、カウンタ１１３の計数を基に、各バッテリーユニット１０の放電回数を累積した累積使用回数を含む累積使用情報を検知するこの発明の検知手段の一例である。個々のバッテリーユニット１０は、累積使用時間表示部１２及び累積使用回数表示部１３を持っており、タイマー１１２は、個々のバッテリーユニット１０の中の最大時間、カウンタ１１３は個々のバッテリーユニット１０の中の最大累積使用回数を表示することで、この装置の中で使用されているバッテリーの最大使用状況を知ることも発明の検知手段の一例である。

次に、累積使用時間表示部１２及び累積使用回数表示部１３について説明する。累積使用時間表示部１２及び累積使用回数表示部１３はバッテリーユニット１０毎に設けられている。なお、バッテリーユニット１０の寿命判断には、累積使用時間及び累積使用回数のいずれかを用いればよい。また、充放電制御手段１１が累積使用時間や累積使用回数を表示させる方法は基本的に同じである。しかし、寿命判断には累積使用回数を用いる場合が実際的であるため、以下の説明では、バッテリーユニット１０の寿命判断に累積使用回数を用いる場合を代表して説明し、累積使用時間を用いる場合の説明を省略する。

充放電制御手段１１は、カウンタ１１３により計測されたバッテリーユニット１０の充電回数を同じ使用回数として累積し、累積した使用回数である累積使用回数を累積使用回数表示部１３に表示させる。例えば、１日１回充電するとして、累積使用回数の６０００回をバッテリーユニット１０の寿命として、累積使用回数表示部１３に寿命の２／３である４０００回が表示されると、寿命の１／３を残して、ユーザは、バッテリーユニット１０を更新する。

（バッテリーユニットの更新）
次に、バッテリーユニット１０の更新の一例について図３を参照して説明する。図３は、各バッテリーユニット１０の累積使用回数を表した図である。ここでは、バッテリー装置７には独立して交換可能な４個のバッテリーユニット１０ａ〜１０ｄが設けられているものとして説明する。

前述したように、累積使用回数の６０００回数をバッテリーユニット１０の寿命として、寿命の１／３を残してバッテリーユニット１０を更新するものとする。すなわち、バッテリーユニット１０は寿命の２／３（４０００回）になると、新しいバッテリーユニット１０と更新される。図３では、０から４０００回までの期間をハッチングで示す。

充放電制御手段１１は、各バッテリーユニット１０ａ〜１０ｄの累積使用回数を累積使用回数表示部１３にそれぞれ表示させる。累積使用回数を累積使用回数表示部１３に表示させることにより、ユーザは、各バッテリーユニット１０ａ〜１０ｄの累積使用回数を視認することができる。

Ｘ線制御手段３は、Ｘ線照射条件設定手段９の入力によるＸ線照射条件を基にバッテリーユニット１０からの直流電力出力が小さいときは、放電切替スイッチ１１１を開閉して一部のバッテリーユニット１０を使うだけで、所望のＸ線照射を可能にする。このように、各バッテリーユニット１０ａ〜１０ｄは、個々に充電及び放電を繰り返して、累積使用回数に差異が生じ、寿命の２／３に達して、更新される時期もまちまちになる。その結果、例えば、ｔ０の時点では、充放電制御手段１１は、バッテリーユニット１０ａの累積使用回数表示部１３及びバッテリーユニット１０ｂの累積使用回数表示部１３に、３０００回を表示させ、バッテリーユニット１０ｃの累積使用回数表示部１３に２０００回を表示させ、バッテリーユニット１０ｄの累積使用回数表示部１３に１０００回を表示させる。

ｔ１の時点では、充放電制御手段１１は、バッテリーユニット１０ａの累積使用回数表示部１３及びバッテリーユニット１０ｂの累積使用回数表示部１３に、４０００回を表示させる。このとき、ユーザは、寿命の１／３（２０００回）を残してバッテリーユニット１０ａ、１０ｂを更新する。充放電制御手段１１は、更新したバッテリーユニット１０ａ、１０ｂの累積使用回数表示部１３に０回を表示させる。また、充放電制御手段１１は、バッテリーユニット１０ｃの累積使用回数表示部１３に３０００回を表示させ、バッテリーユニット１０ｄの累積使用回数表示部１３に２０００回を表示させる。

ｔ２の時点では、充放電制御手段１１は、バッテリーユニット１０ａの累積使用回数表示部１３及びバッテリーユニット１０ｂの累積使用回数表示部１３に、１０００回を表示させる。また、充放電制御手段１１は、バッテリーユニット１０ｃの累積使用回数表示部１３に４０００回を表示させる。このとき、ユーザは、寿命の１／３（２０００回）を残してバッテリーユニット１０ｃを更新する。充放電制御手段１１は、更新したバッテリーユニット１０ｃの累積使用回数表示部１３に０回を表示させる。また、充放電制御手段１１は、バッテリーユニット１０ｄの累積使用回数表示部１３に３０００回を表示させる。

ｔ３の時点では、充放電制御手段１１は、バッテリーユニット１０ａの累積使用回数表示部１３及びバッテリーユニット１０ｂの累積使用回数表示部１３に、２０００回を表示させ、バッテリーユニット１０ｃの累積使用回数表示部１３に１０００回を表示させる。また、充放電制御手段１１は、バッテリーユニット１０ｄの累積使用回数表示部１３に４０００回を表示させる。このとき、ユーザは、寿命の１／３（２０００回）を残してバッテリーユニット１０ｄを更新する。充放電制御手段１１は、更新されたバッテリーユニット１０ｄの累積使用回数表示部１３に０回を表示させる。

寿命の１／３を残したバッテリーユニット１０ａ〜１０ｄは、破棄することなく、大電流を必要としない中出力または小出力用のＸ線発生装置に再利用する。小出力用のＸ線発生装置では、大出力用が１日１回充電を必要としていたのに対して、２日１回とか３日１回とか充電することで十分なＸ線照射ができ、バッテリーの廃却までの期間が長くなったり、あるいは、バッテリーユニット１０の寿命に影響を与える電圧低下を大出力用より低く設定することにより、放電１回分の積算までの使用時間を延ばすことが可能になる。それにより、寿命までの時間が大出力用に使用していたときと比較して、実質的に延びることとなり、バッテリーユニットを効率的に運用することが可能となり、運用コストを低減することが可能となる。

前記実施形態では、累積使用時間表示部１２及び累積使用回数表示部１３をバッテリーユニット１０毎に設けたものを示したが、これに限らない。例えば、バッテリー装置７に一つの表示部を設け、その表示部に各バッテリーユニット１０の累積使用時間や累積使用回数を表示させてもよい。

実施形態に係るＸ線発生装置を、Ｘ線管１から照射されるＸ線により被検体を撮影するＸ線診断装置に用いてもよい。Ｘ線診断装置において、例えばＸ線照射条件設定手段９を入力部とするインターフェースを設け、インターフェースに各バッテリーユニット１０ａ〜１０ｄの累積使用情報（累積使用時間や累積使用回数）を表示するモニタを設けてもよい。インターフェースは、各バッテリーユニット１０ａ〜１０ｄの累積使用時間や累積使用回数が寿命の２／３になるとモニタにアラーム表示させてもよい。

実施形態では、各バッテリーユニット１０ａ〜１０ｄの更新を累積使用回数に基づいて行ったが、累積使用時間に基づいて行ってもよい。また、累積使用回数及び累積使用時間の両方に基づいて行ってもよい。この場合、累積使用回数及び累積使用時間のいずれかの寿命が２／３となったら、各バッテリーユニット１０ａ〜１０ｄの更新をしてもよい。

バッテリーユニット１０の寿命判断に累積使用時間を用いるとき、充放電制御手段１１は、バッテリーユニット１０の充電時間及び放電時間の少なくとも一方を累積した累積使用時間を累積使用時間表示部１２に表示させればよい。ただし、充電時間は寿命に対する影響が小さいので、放電時間を累積使用時間として累積使用時間表示部１２に表示させてもよい。ここで、放電時間としては、切替スイッチ８または放電切替スイッチ１１１が閉じている（導通している）通電時間になる。この通電時間を表示するための通電時間表示部を累積使用時間表示部１２以外に設けてもよい。

なお、実施形態では、電源装置を用いるＸ線発生装置の一例について説明した。このとき、商用電源５及び整流手段６が電力供給元であり、高電圧発生手段２が電力供給先ある。これに限らず、他の例としては、この電源装置を太陽光発電システムに用いてもよい。このとき、建物の屋根や壁面に設けられる太陽電池が電力供給元であり、屋内外に設けられる電力消費設備が電力供給先である。この電源装置を太陽光発電システムに用いることにより、昼間の太陽光エネルギーを電源装置のバッテリー装置７に蓄え、夜間の電力消費に備えることが可能となる。

また、他の例としては、この電源装置を電気自動車に用いてもよい。このとき、商用電源（ソーラーカーでは太陽電池）が電力供給元であり、電動モータが電力供給先である。

なお、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、書き換え、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。

１ Ｘ線管 ２ 高電圧発生手段 ３ Ｘ線制御手段 ４ インバータユニット
５ 商用電源 ６ 整流手段 ７ バッテリー装置 ８ 切替スイッチ
９ Ｘ線照射条件設定手段 １０ バッテリーユニット １１ 充放電制御手段
１２ 累積使用時間表示部 １３ 累積使用回数表示部
１１１ 放電切替スイッチ １１２ タイマー １１３ カウンタ
１１４ 充電切替スイッチ

Claims (6)

1. 電力供給元より充電し、電力供給先に放電するバッテリー装置と、
   前記バッテリー装置の充電及び放電を制御する制御手段と、
   前記バッテリー装置を使用している時間を累積した累積使用時間、並びに、前記バッテリー装置の放電回数を累積した累積使用回数を含む累積使用情報を検知する検知手段と、
   前記累積使用情報を表示する表示部と、
   を有することを特徴とする電源装置。
2. 前記バッテリー装置は、独立して交換可能な複数のバッテリーユニットを含み、
   前記制御手段は、前記バッテリー装置の充電及び放電をバッテリーユニット毎に制御し、
   前記検知手段は、前記累積使用情報の検知をバッテリーユニット毎に行い、
   前記表示部は、前記累積使用情報の表示をバッテリーユニット毎に行うことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記表示部は、前記バッテリーユニット毎に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源装置。
4. 前記請求項１から請求項３のいずれかに記載の電源装置を有し、
   商用電源からの交流を直流に変換する前記電力供給元としての整流手段と、Ｘ線管に高電圧を印加してＸ線を発生させる前記電力供給先としての高電圧発生手段とを有することを特徴とするＸ線発生装置。
5. 請求項４に記載のＸ線発生装置を含み、前記Ｘ線管から照射されるＸ線により被検体を撮影するＸ線診断装置において、
   Ｘ線により被検体を照射するときのＸ線照射条件を入力するための入力部、及び、前記累積使用情報を表示するモニタを有するインターフェースを有することを特徴とするＸ線診断装置。
6. 請求項４に記載のＸ線発生装置を含み、前記Ｘ線管から照射されるＸ線により被検体を撮影するＣＴ装置において、
   Ｘ線により被検体を照射するときのＸ線照射条件を入力するための入力部、及び、前記累積使用情報を表示するモニタを有するインターフェースを有することを特徴とするＣＴ装置。

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