JP2616666B2 - Ｘ線電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、Ｘ線管に高圧電力を
供給するＸ線電源装置に関し、とくに過負荷保護機能を
有する共振型インバータ方式のＸ線電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線電源装置を各種のＸ線撮影装置と組
み合わせて使用する場合、Ｘ線管の保護およびＸ線電源
装置の保護を図ることが必要である。そのため、従来よ
り、Ｘ線管の短時間定格およびＸ線電源装置の最大電力
定格を実測に基づいてあらかじめ入力しておいて、撮影
条件（管電圧、管電流、撮影時間）が設定されたとき、
上記の定格に照らし合わせて過負荷になるかどうかの計
算および判定を行なうようにしている。

【０００３】Ｘ線電源装置の最大電力定格としては、共
振型インバータ方式の場合、インバータ部の最大電力定
格、蓄積型短時間定格、および連続型短時間定格が用い
られる。すなわち、共振型インバータ方式のＸ線電源装
置では、交流電源からの交流電力を一旦整流し、蓄積し
て平滑した後、スイッチ素子で高速にスイッチングし、
共振インダクタンスと共振コンデンサとにより共振させ
て交流を作り、この交流を変圧器で昇圧し再び整流・平
滑して、高圧の直流を得、これをＸ線管に供給する。イ
ンバータ部の最大電力定格は主にスイッチ素子の容量に
よって定まり、蓄積型短時間定格は交流電力を最初に整
流した後コンデンサに蓄積した電荷が消費されるまでの
短時間の最大電力定格であり、連続型短時間定格とは蓄
積された電荷が消費された後の、交流電源からの交流出
力を整流することにより連続的に供給される電力に基づ
く最大電力定格である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、共振型インバータ方式Ｘ線電源装置についての過負
荷保護はかならずしも適切なものではなく、出力可能な
部分が多く残ったりして限界までの出力を得ることがで
きないなどの問題があった。

【０００５】とくにコンデンサユニットを追加した共振
型インバータ方式Ｘ線電源装置について、これが問題と
なっている。すなわち、コンデンサユニットを追加した
共振型インバータ方式Ｘ線電源装置は、大容量のコンデ
ンサユニットを追加し、これに交流電源からの交流出力
を整流して得た直流出力を蓄積させ、この蓄積電荷をス
イッチ素子に与えるようにしたもので、大容量のコンデ
ンサユニットでの蓄積電荷により、交流電源の容量が小
さい場合でもできるだけ高出力のＸ線を得ることができ
るようにし、電力事情の悪い場所でも使用可能としたも
のである。この電源装置ではＸ線曝射とともにコンデン
サユニットへの電力供給が遮断され、それまでにコンデ
ンサユニットに蓄積されていた電荷のみでＸ線高電圧が
作られるので、装置定格はインバータ部の最大電力定格
と、蓄積型短時間定格とが用いられる。ところが、従来
の最大管電圧・最大管電流・時間積が一定であるとする
定格図の近似曲線を用いて過負荷計算を行なうと、出力
可能な部分が多く残る。つまり実際には最大管電圧・最
大管電流・時間積は一定ではなく、電圧が低いほど最大
管電圧・最大管電流・時間積は大きくなるからである。
そのため、従来では限界まで出力を出すことができない
こととなり、電力事情が悪くてもなるべく高出力を得る
という、コンデンサユニットを追加した趣旨に反するこ
ととなってしまう。

【０００６】この発明は上記に鑑み、装置定格に対する
過負荷判定を実際に即した最適なものとして限界までの
出力を得ることができるように改善した、Ｘ線電源装置
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、この発明のＸ線電源装置によれば、蓄積手段とスイ
ッチング手段と共振手段とを含むインバータ部の最大電
力定格をあらかじめ入力しておくとともに、蓄積手段に
基づく蓄積型短時間定格を実測に応じて多数点のデータ
として入力しておいて、撮影管電圧、撮影管電流および
撮影時間の撮影条件が設定されたときに、この撮影条件
についての過負荷計算を上記の各定格に照らして行なう
ことが特徴となっている。

【０００８】

【作用】交流電源を整流し、それを大容量の蓄積手段で
蓄積し平滑した後、高速にスイッチングし、共振インダ
クタンスと共振コンデンサとにより共振させて交流を作
り、この交流を変圧器で昇圧し再び整流・平滑して、高
圧の直流を得、これをＸ線管に供給する共振型インバー
タ方式のＸ線電源装置では、主にスイッチング手段の容
量で決まる最大電力定格の他に、交流電源の整流出力を
蓄積する大容量の蓄積手段に蓄えられたエネルギに基づ
く蓄積型短時間定格を、撮影管電圧、撮影管電流および
撮影時間の設定撮影条件が越えていないかの過負荷計算
を行なう必要がある。蓄積型短時間定格については、実
測に応じた多数点のデータがあらかじめ入力されている
ので、かならずしも理論通りになっていない実際の最大
可能出力に応じた過負荷計算を行なうことができ、実際
の限界までの出力を得ることができる。

【０００９】

【実 施 例】つぎにこの発明の一実施例について図面
を参照しながら詳細に説明する。図１において、交流電
源１からの交流出力が整流器２で整流され、平滑コンデ
ンサ３で蓄積されることにより平滑されて直流出力に変
換される。そして、この直流出力がスイッチ素子４ａ〜
４ｄでスイッチングされ（スイッチ素子４ａ、４ｄとス
イッチ素子４ｂ，４ｃとが交互にオン、オフする）、共
振コンデンサ５および共振インダクタンス６を経て交流
出力に変換され、高圧変圧器７の１次側に送られる。こ
の高圧変圧器７の２次側には高圧の交流出力が現れ、こ
れが整流器８で整流され、平滑コンデンサ１０で平滑さ
れて、高圧の直流に変換され、Ｘ線管１１に印加され
る。

【００１０】このスイッチ素子４ａ〜４ｄのスイッチン
グ動作は、インバータ制御装置１２により制御される。
すなわち、Ｘ線管１１に印加される高圧の直流電圧が高
圧検出用抵抗９ａ〜９ｄにより検出される。この検出管
電圧はＸ線制御装置２０のマイクロコンピュータ２１か
ら送られる設定管電圧と比較され、それらの差に応じた
周波数で駆動回路１３がスイッチ素子４ａ〜４ｄをスイ
ッチング駆動する。このようなスイッチング周波数への
フィードバック制御により管電圧が設定値に近付けられ
る。

【００１１】上記の平滑コンデンサ３には、コンデンサ
ユニット３０が追加されている。このコンデンサユニッ
ト３０は、大容量の充電コンデンサ３１と、スイッチ素
子３２と、このスイッチ素子３２のオン・オフを制御し
て充電コンデンサ３１の充電電圧を制御する充電制御回
路３３とから構成される。

【００１２】これら整流器２、コンデンサユニット３
０、平滑コンデンサ３、スイッチ素子４ａ〜４ｄ、共振
コンデンサ５および共振インダクタンス６、高圧変圧器
７、整流器８、平滑コンデンサ１０およびインバータ制
御装置１２は共振型インバータ方式Ｘ線高電圧装置１４
を構成している。また、Ｘ線制御装置２０は、マイクロ
コンピュータ２１と、撮影管電圧を設定する管電圧設定
器２２と、撮影管電流を設定する管電流設定器２３と、
撮影時間を設定する撮影時間設定器２４とを備える。さ
らに、初期設定選択スイッチ２５、およびコンデンサユ
ニット選択スイッチ２６を備える。初期設定選択スイッ
チ２５は、装置定格を入力するためのものである。また
コンデンサユニット選択スイッチ２６は、コンデンサユ
ニット３０が追加されるとそれに応じてオンする。通常
使用における管電圧、管電流、撮影時間などの撮影条件
の設定が設定器２２、２３、２４を操作することにより
行なわれる。装置定格は、初期設定選択スイッチ２５を
オンした状態でマイクロコンピュータ２１に入力され
る。マイクロコンピュータ２１は、撮影の都度、撮影条
件が設定されると、あらかじめ初期設定で入力されてい
た装置定格に基づき過負荷計算を行ない、インバータ制
御装置１２に制御信号を送る。

【００１３】図示しないＸ線曝射スイッチがオフされて
いるとき、交流電源１からの交流出力が整流器２で整流
され、充電コンデンサ３１と、平滑コンデンサ３とに電
荷が蓄積される。このときスイッチ素子４ａ〜４ｄはオ
フのままとなっている。Ｘ線曝射スイッチがオンになる
と、スイッチ素子３２がオフとなり、充電コンデンサ３
１に蓄積された電荷だけでＸ線曝射がなされる。すなわ
ち、このときスイッチ素子４ａ〜４ｄが交互に所定周波
数でオン・オフを繰り返し、共振コンデンサ５と共振イ
ンダクタンス６とによって交流出力に変換され、高圧変
圧器７で高い電圧の交流にされる。これが整流器８でふ
たたび整流され、平滑コンデンサ１０を経て、直流出力
とされ、Ｘ線管１１に加えられる。

【００１４】この場合、管電圧、管電流、撮影時間の撮
影条件が上記の通り設定器２２〜２４で入力されると、
マイクロコンピュータ２１はまずあらかじめ初期設定で
入力されている装置定格に照らして、過負荷になってい
るかどうかの計算と判定とを行う。ここで、インバータ
部の最大電力定格については、実測値に基づき、図２に
示すような最大管電圧ｋＶｍａｘ１とそのときの最大管
電流ｍＡｍａｘ１、最大管電流ｍＡｍａｘ２とそのとき
の最大管電圧ｋＶｍａｘ２、の２点のデータが入力され
ている。また、蓄積型短時間定格に関して、図４に示す
ように、管電圧をｎ点設定し、その各管電圧ｋＶ
（１）、ｋＶ（２）、…、ｋＶ（ｎ）についての管電流
・時間積ｍＡｓ（１）、ｍＡｓ（２）、…、ｍＡｓ
（ｎ）を実測し、それらｎ点のデータをマイクロコンピ
ュータ２１に入力しておく。

【００１５】そして、インバータ部の最大電力定格につ
いての過負荷計算は図３のフローチャートに示す通り、
設定管電圧ＲｋＶが、最大管電流ｍＡｍａｘ２のとき許
容される最大管電圧ｋＶｍａｘ２以下であるかどうかを
まず判定し、その結果がＹｅｓなら、とり得る最大の管
電流値ｍＡｌｉｍ１はｍＡｍａｘ２であるとする。また
上記の判定結果がＮｏであれば、とり得る最大の管電流
値ｍＡｌｉｍ１は、 ｍＡｌｉｍ１＝（ｋＶｍａｘ２）×（ｍＡｍａｘ２）÷
ＲｋＶ で求める。これにより、設定管電圧と設定管電流とが図
２の斜線部内であるかどうかの判定が行われ、斜線部内
であればインバータ部の最大電力定格については定格オ
ーバーではなく、斜線部外であれば定格オーバーである
との判定がなされる。このような判定は、最大管電圧・
最大管電流積が一定であることを前提とした近似曲線
（図２）に基づくものであると言える。

【００１６】蓄積型短時間定格については図５のフロー
チャートに示す通り、マイクロコンピュータ２１により
設定管電圧ＲｋＶがｎ点の管電圧ｋＶ（１）、ｋＶ
（２）、…、ｋＶ（ｎ）のどれとどれの間にあるかを求
める。つまり、 ｋＶ（ｍ）≦ＲｋＶ＜ｋＶ（ｍ＋１） を満足するような２つの隣接する管電圧ｋＶ（ｍ）とｋ
Ｖ（ｍ＋１）とを求める。そしてこれらが求められた
ら、その各電圧に対応する最大管電流・時間積ｍＡｓ
（ｍ）とｍＡｓ（ｍ＋１）とを用い、直線補間計算によ
って、とり得る最大管電流・時間積ｍＡｓｌｉｍを求め
る。こうして、マイクロコンピュータ２１において設定
管電圧・管電流・時間積が図４の斜線部内であるかどう
かの計算・判定が行われ、斜線部内であれば蓄積型短時
間定格については定格オーバーではなく、斜線部外であ
れば定格オーバーであるという判定がなされる。この場
合、定格を表わすデータとして多数の実測データが用い
られており、その直線補間計算によって定格オーバーか
どうかの判定をなすようにしているため、単に最大管電
圧・最大管電流・時間積が一定であることを前提とした
近似曲線に基づいて判定するよりも実際に即しており、
実際には出力できるのに定格オーバーと判定されて出力
できないというような、出力可能な部分が多く残る不都
合をなくし、限界までの出力を可能とすることができ
る。

【００１７】そして、これら２つの定格のいずれも越え
ていないと判定されるとき、装置定格を満足しているも
のとして、設定管電圧と設定管電流とがそのまま実現さ
れるような制御信号がマイクロコンピュータ２１からイ
ンバータ制御装置１２に出される。いずれかの定格を越
えていると判定されたときは警告を出したり、強制的に
定格内に入るように値を変更するなどの動作が行われ
る。

【００１８】この場合、蓄積型短時間定格を表わすデー
タとして多数の実測データが用いられ、実際の限界まで
の出力が可能となるので、とくに限界いっぱいまでの出
力が求められる、実施例のようなコンデンサユニットを
追加した共振型インバータ方式Ｘ線電源装置においてき
わめて効果的である。

【００１９】なお、上記の実施例において、コンデンサ
ユニット３０のコンデンサ３１の容量が異なることとな
った場合、蓄積型短時間定格を表わすデータをあらかじ
め入力する手順は同じで、単にその入力する数値が異な
るだけである。また、後からコンデンサユニット３０が
追加された場合でも、同様にデータを入力すればよいの
で、装置定格を変更することが容易である。

【００２０】上記の実施例では撮影条件として管電圧、
管電流、および撮影時間を設定するという３コントロー
ル方式を採用しているが、撮影条件として管電圧、およ
び管電流・撮影時間積を設定する２コントロール方式で
も、先に行なうＸ線管の短時間定格オーバーかどうかの
判定に基づき撮影条件である管電圧、管電流、撮影時間
の許容値を求めれば、上記実施例と同様に装置定格に関
する過負荷計算・判定ができる。

【００２１】

【発明の効果】以上実施例について述べたように、この
発明のＸ線電源装置によれば、共振型インバータ方式に
おける最大電力定格および蓄積型短時間定格に対する過
負荷判定を実際に即した最適なものとして限界までの出
力を得ることができる。すなわち、蓄積型短時間定格に
ついては、実際の装置では理論通りとはなっていない
が、実測に応じて多数点のデータをあらかじめ入力して
おいて、これに基づいて過負荷計算を行なうので、装置
の実情に応じた最適の過負荷判定を行ない、限界いっぱ
いの出力を得ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のブロック図。

【図２】同実施例におけるインバータ部の最大電力定格
を示す管電圧・管電流特性図。

【図３】インバータ部の最大電力定格についての過負荷
計算動作を説明するためのフローチャート。

【図４】同実施例における蓄積型短時間定格を示す管電
圧・管電流時間積特性図。

【図５】蓄積型短時間定格についての過負荷計算動作を
説明するためのフローチャート。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２、８ 整流器 ３、１０ 平滑コンデンサ ４ａ〜４ｄ スイッチ素子 ５ 共振コンデンサ ６ 共振インダクタンス ７ 高圧変圧器 ９ａ〜９ｄ 高圧検出用抵抗 １１ Ｘ線管 １２ インバータ制御装置 １３ 駆動回路 １４ Ｘ線高電圧装置 ２０ Ｘ線制御装置 ２１ マイクロコンピュータ ２２ 管電圧設定器 ２３ 管電流設定器 ２４ 撮影時間設定器 ２５ 初期設定選択スイッチ ２６ コンデンサユニット選択スイッチ ３０ コンデンサユニット ３１ 充電コンデンサ ３２ スイッチ素子 ３３ 充電制御回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源からの交流出力を直流出力に変
   換する第１の整流手段と、この整流出力を蓄積して平滑
   する大容量の蓄積手段と、この蓄積手段から得られる直
   流出力をスイッチングするスイッチング手段と、このス
   イッチング出力が入力される共振インダクタンスと共振
   コンデンサとを含む共振手段と、この共振手段から出力
   される交流出力の電圧を昇圧する手段と、昇圧された交
   流出力を直流出力に変換して管電圧として出力する第２
   の整流手段と、管電圧を検出する手段と、検出された管
   電圧と設定された管電圧の値とを比較し上記スイッチン
   グ周波数へのフィードバック制御を行うフィードバック
   制御手段と、撮影管電圧、撮影管電流および撮影時間を
   それぞれ設定する設定手段と、あらかじめ入力されてい
   る上記の蓄積手段とスイッチング手段と共振手段とを含
   むインバータ部の最大電力定格、および実測に応じて多
   数点のデータとしてあらかじめ入力された上記蓄積手段
   に基づく蓄積型短時間定格の各定格に照らして、上記の
   設定撮影条件の過負荷計算を行なうとともに、設定撮影
   条件に応じて制御信号を上記のフィードバック制御手段
   に与える制御手段とを備えることを特徴とするＸ線電源
   装置。