JP3042777B1 - エックス線管装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 エックス線管装置を小型、軽量化するに際
し、エックス線管直流電流がフィラメントトランスＴ１
の２次巻線を経由して流れることによってフィラメント
トランスＴ１に直流偏磁が生じる不具合を防止し、エッ
クス線管直流電流を安定に制御する方法を提供する。 【解決手段】フィラメントトランスＴ１に流れ込むエッ
クス線管直流電流をコンデンサＣにてカットする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明はエックス線管装置
に係り、フィラメントトランスを直流偏磁させること無
くエックス線管直流電流を安定動作させるエックス線管
装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来のエックス線管装置の概要を、図２
を用いて述べる。このエックス線管装置は、大別してフ
ィラメントトランスT１及びフィラメント電力制御部Ｆ
Ｃと、商用電源などの電圧を昇圧する高電圧トランスと
その交流電圧を整流する高電圧整流器などから構成され
る高電圧発生部Ｅの直流高電圧電源Ｅ１，直流高電圧電
源Ｅ２とから構成される。フィラメント電力制御部ＦＣ
は、検出回路、増幅回路、比較回路、基準電圧発生回
路、駆動回路とから構成されている。

【０００３】フィラメントトランスT１の鉄心にはカッ
トコアを用い、ＦＥＴやＩＧＢＴのようなスイッチング
半導体素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を用いて、スイッチングに
よる低周波インバータ回路によりフィラメントトランス
T１の２次巻線を通してエックス線管ＸＴのフィラメン
トＸＴｂへ交流電力を供給する。

【０００４】フィラメント電流の検出は、フィラメント
トランスT１の２次側が高電圧のため、１次側にて行
う。フィラメント電力制御部ＦＣにおいて、フィラメン
トトランスT１の１次側電流値を変流器（カレントトラ
ンス）Ｔ２にて検出し、その検出値を増幅して基準値と
比較し、この比較値に応じてスイッチング半導体素子Ｑ
１を制御してフィラメントトランスT１の１次巻線への
印加電圧を制御することにより２次巻線の出力電圧、す
なわち、エックス線管ＸＴのフィラメントＸＴｂに所定
の電力を供給し、エックス線管ＸＴ内のアノードＸＴａ
（陽極）からフィラメントＸＴｂ（陰極）へ流れるエッ
クス線管直流電流Ｉ１の制御を行っている。

【０００５】フィラメントトランスT１の２次巻線を通
してエックス線管ＸＴのフィラメントＸＴｂへ流れるフ
ィラメント電流はフィラメントトランスＴ１の２次巻線
を双方向に、ほぼひとしい大きさで流れる交流であるの
で、この電流が大きくても全く問題はないが、エックス
線装置が動作した場合には図２に示すようにエックス線
管ＸＴを直流電流Ｉ１が流れる。

【０００６】直流高電圧電源Ｅ１から流れ出る直流電流
Ｉ１はＩ２とＩ３（Ｉ１＝Ｉ２＋Ｉ３）に分流し、直流
電流Ｉ２はフィラメントＸＴｂから高電圧ケーブルＣＢ
１を通り直流高電圧電源Ｅ２へ流れ込み、直流電流Ｉ３
はフィラメントＸＴｂから高電圧ケーブルＣＢ２を通り
フィラメントトランスT１の２次巻線の一端Ｔ１ａから
２次巻線の他端Ｔ１ｂを通して直流高電圧電源Ｅ２へ流
れる。

【０００７】従来使用していたカットコアは分割コア間
のギャップが存在し、低周波インバータ回路を用いてい
たため、フィラメントトランスT１の２次巻線に流れる
直流電流Ｉ３による１次側電流への影響は小さく、フィ
ラメント電力制御部ＦＣではフィラメントトランスT１
の１次側電流値を検出することによりエックス線管電流
の制御が可能であった。

【０００８】従来装置はフィラメントトランスにカット
コアを用いた低周波インバータ回路を用いているため、
フィラメントトランス部の占める大きさが大きく、重量
が重く、電力損失も大きく、さらに、カットコアのギャ
ップ部固定作業にも時間がかかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】フィラメントトランス
部を小型化、軽量化、電力損失を低減、トランス制作時
間の低減、これらに伴う絶縁物などの材料費の低減を実
現するため、フェライトコアやトロイダルコアを用いた
２０ｋＨｚ程度以上の高周波インバータ回路を目指し
た。

【００１０】しかしながら、前述のようにエックス線装
置が動作した場合には、図２で示すように、フィラメン
トトランスT１の２次巻線の一端Ｔ１ａから他端Ｔ１ｂ
へ直流電流Ｉ３が一方向のみに流れるので、２次巻線に
流れる交流電流が同一方向側の半サイクル期間において
はフェライトコアやトロイダルコアが一方向により大き
く直流励磁されることにより直流偏磁を起こし、フィラ
メントトランスT１の１次側巻線電流を検出する方法で
はフィラメント電流を正しく計測することができない。
特に、ギャップの存在しない小型のフェライトコアやト
ロイダルコアの場合には磁気飽和に至り易く、１次側電
流が急増する現象が生じる。

【００１１】そのため、フィラメント電力制御部ＦＣに
おいてフィラメントトランスT１の１次側電流を直流偏
磁による電流増加分も合わせて検出し、スイッチング半
導体素子をオフ制御させることにより1次巻線への印加
電圧が低下し、エックス線管フィラメント電力が低下す
るためにエックス線管直流電流が期待値より低下してし
まう。特に、フェライトコアやトロイダルコアが磁気飽
和した場合には、正常に制御できない問題があることを
発見した。

【００１２】本発明はエックス線管装置において、エッ
クス線管からフィラメントトランスに直流電流が流れな
いようにすることを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明はこの課題を解決
するために、エックス線管のアノードに正の直流高電圧
を印加する直流高電圧電源からエックス線管を経由して
フィラメントトランスの２次巻線を通して負の直流高電
圧を印加している直流高電圧電源へ分流して流れ込む直
流電流を、直列配置となるよう接続したコンデンサによ
りカットするエックス線管装置を提案する。

【００１４】また、上記のコンデンサには電解コンデン
サ、セラミックコンデンサ、フィルムコンデンサなどが
考えられるが、フィラメントトランスと一緒に絶縁油中
に浸された限られた実装スペースと部品価格の安価性か
ら、好ましくはフィルムコンデンサであることも提案す
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】 図１により、本発明にかかるエ
ックス線管装置の実施の形態を説明する。このエックス
線管装置は、大別してフィラメントトランスT１及びフ
ィラメント電力制御部ＦＣと、商用電源などの電圧を昇
圧する高電圧トランスとその交流電圧を整流する高電圧
整流器などから構成される高電圧発生部Ｅの直流高電圧
電源Ｅ１，直流高電圧電源Ｅ２とから構成される。

【００１６】フェライトコアやトロイダルコアを用いた
２０ｋＨｚ程度以上の周波数で動作する高周波インバー
タ回路によりフィラメントトランスT１の２次巻線の交
流電力をエックス線管ＸＴのフィラメントＸＴｂに供給
する。

【００１７】フィラメント電力制御部ＦＣは、検出回
路、増幅回路、比較回路、基準電圧発生回路、駆動回路
とから構成されており、制御方法は前述の（従来の技
術）と同じである。

【００１８】エックス線管直流電流の分流によるフィラ
メントトランスT１の直流偏磁を防止するため、エック
ス線管ＸＴのフィラメントＸＴｂとフィラメントトラン
スT１の２次巻線の一端Ｔ１ａとの間に直列配置となる
ようコンデンサＣが接続されている。

【００１９】コンデンサＣは交流的には通電するが直流
的には電流を遮断する特性を有するから、エックス線装
置が動作したときにエックス線管ＸＴからの直流電流は
フィラメントトランスT１の２次巻線をいっさい通るこ
と無く、高電圧ケーブルＣＢ１のみを通り、直流高電圧
電源Ｅ２へ流れる。したがって、エックス線管ＸＴから
の直流電流によってフィラメントトランスT１のフェラ
イトコアやトロイダルコアが直流励磁されることはな
い。

【００２０】以上の実施例では、フィラメントトランス
T１の１次側電流を変流器（カレントトランス）Ｔ２を
用いて検出する方法を述べたが、これに限らず、フィラ
メントトランスT１に別巻線を追加して検出する方法
や、例えば分流器を用いフィラメントトランスT１の１
次側電流を検出する場合にも同様な効果が得られる。

【００２１】さらに、フィラメントトランスT１の１次
側の電力回路と高周波インバータ回路についても、実施
例に限定されず、１次側電流を検出してフィラメント電
力を制御する回路構成ならば同様な効果が得られる。

【００２２】

【発明の効果】 本発明は以上述べたような特徴を有し
ており、エックス線管装置においてフィラメントトラン
スを小型、軽量化、関連する絶縁物も更に減らすことが
でき、エックス線管直流電流が大きくても誤差なく、安
定した制御を実現できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るエックス線管装置の実施の態様
を示す。

【図２】 従来のエックス線管装置の実施の態様を示
す。

【符号の説明】

Ｔ１・・・フィラメントトランス、 Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ
・・・２次巻線の端、Ｔ２・・・変流器（カレントトラ
ンス）、ＦＣ・・・フィラメント電力制御部、Ｅ・・・
高電圧発生部、 Ｅ１，Ｅ２・・・直流高電圧電
源、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３・・・スイッチング半導体素子、
ＸＴ・・・エックス線管、ＸＴａ・・・エックス線管ア
ノード、ＸＴｂ・・・エックス線管フィラメント、Ｉ
１，Ｉ２，Ｉ３・・・エックス線管直流電流、ＣＢ１，
ＣＢ２・・・高電圧ケーブル、 Ｃ・・・コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05G 1/00 - 1/70

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フィラメントトランスの２次巻線の交流電
   力をエックス線管のフィラメントに供給する高電圧ケー
   ブルと、前記フィラメントトランスの２次巻線の一端側
   に負の直流高電圧を印加する第二の直流高電圧電源と、
   前記エックス線管のアノードに正の直流高電圧を印加す
   る第一の直流高電圧電源とを備えたエックス線管装置に
   おいて、 前記第一の直流高電圧電源から前記エックス線管、前記
   高電圧ケーブル、前記フィラメントトランスの２次巻線
   を通して前記第二の直流高電圧電源に直流電流が流れな
   いよう該直流電流をカットするためのコンデンサを、前
   記フィラメントトランスの２次巻線の他端側に接続され
   た前記高電圧ケーブルの途中に直列配置となるよう、接
   続したことを特徴とするエックス線管装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記エックス線管装置のフィラメントトランスの１次側
   電流を検出し、その検出値が基準値とひとしくなるよう
   に前記フィラメントトランスの１次側に備えたスイッチ
   ング半導体素子をスイッチングさせることにより、エッ
   クス線管直流電流を制御することを特徴とするエックス
   線管装置。
3. 【請求項３】 請求項１と２のいずれかにおいて、 前記コンデンサはフィルムコンデンサであることを特徴
   とするエックス線管装置。
4. 【請求項４】 請求項１と２のいずれかにおいて、 前記フィラメントトランスは実質的にギャップの存在し
   ないフェライトコアを備えることを特徴とするエックス
   線管装置。