JP3506061B2 - スタータ装置 - Google Patents

スタータ装置

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JP3506061B2
JP3506061B2 JP24636599A JP24636599A JP3506061B2 JP 3506061 B2 JP3506061 B2 JP 3506061B2 JP 24636599 A JP24636599 A JP 24636599A JP 24636599 A JP24636599 A JP 24636599A JP 3506061 B2 JP3506061 B2 JP 3506061B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、X線制御装置に関
し、特にX線管の回転陽極の回転制御を行うスタータ装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】X線撮影においては、撮影時の管電流を
多く得るために回転陽極を高速に回転させる回転陽極X
線管が広く使用されている。
【0003】回転陽極X線管は、X線高電圧装置から高
電圧を供給されると共に、スタータ装置によって回転陽
極の高速回転制御がなされる。スタータ装置による回転
陽極の高速回転は、スタータ装置を起動させ、回転陽極
X線管のステータに、たとえば起動電力(AC425V
[180Hz],5A程度)を加えて陽極に連結された
ロータに回転磁界をかけ、ロータに連結された陽極(デ
ィスク)を回転させることでなされる。そして、連続し
て(1.6秒程度)ステータに駆動電流を流し回転数が
撮影時に必要な高速回転数(9000回転以上/分)ま
で上昇させた後は間欠駆動(AC425V[180H
z],5A,1秒を約26秒に1回程度)に切り換えて
撮影時に必要な回転数を維持する。この状態で、回転陽
極にX線高電圧装置から管電流を流すことによりX線は
発生させることが可能となる。
【0004】また、X線放射が終了した場合には、直ち
にステータに、たとえば、制動電力(AC150V[5
0Hz],4A,1.6秒程度)を供給しロータに制動
をかけてX線管の回転陽極を規定回転数以下に低下させ
る。これはX線管の回転陽極には共振回転数(4000
回転/分、8000回転/分程度)があり、X線管の回
転陽極に制動を掛けず放置しておくと高速回転数(90
00回転以上/分)から回転数が低下してきたときに共
振回転数(4000回転/分、8000回転/分程度)
の通過時間が長くなり、回転陽極に共振が起こりX線管
のベアリングを痛めることになることから、ロータに制
動をかけて回転数を急速に低下させ共振回転数の通過時
間を短縮しX線管のベアリングを守るためである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したスタ
ータ装置はX線高電圧装置と共に使用されるため、スタ
ータ装置に対する電源の投入・遮断はX線高電圧装置の
電源の投入・遮断に連動して行われる。このため、従来
のスタータ装置では、例えば、X線管の回転陽極を高速
回転に維持している時にX線高電圧装置の電源が遮断さ
れるとスタータ装置の電源も遮断されるため、前述のご
とく、X線管の回転陽極に制動が掛からず放置され、高
速回転数(9000回転以上/分)から回転数が低下し
てきたときに共振回転数(8000回転/分、4000
回転/分程度)の通過時間が長くなり、回転陽極に共振
が起こりX線管のベアリングを痛めることになる。
【0006】従来では、取扱説明書などで撮影準備中や
撮影終了後はX線管の回転陽極に制動をかけて規定回転
数まで低下させたのち電源を遮断するよう術者に注意を
促すことなどを除いて特に対策が採られておらず、あや
まってX線管の回転陽極に対する制動をかけ忘れて高電
圧発生装置の電源が遮断される場合が頻発し、不必要に
X線管の寿命を悪化させていた。
【0007】この発明はこれらの問題点を解決するため
になされたものであって、X線管の回転陽極が高速回転
状態にある場合にX線高電圧装置の電源が遮断された場
合であってもX線管に悪影響を与えることのないスター
タ装置の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、X線
高電圧装置から高電圧を供給されるX線管装置の回転陽
極を高速に回転させるスタータ装置であって、前記X線
高電圧装置の電源の遮断を検出する遮断検出手段と、前
記遮断検出手段が前記X線高電圧装置の電源が遮断され
たことを検出した場合に、前記回転陽極に制動を加える
制動手段とを備えたことを特徴とする。
【0009】請求項1の発明によれば、X線管装置の回
転陽極が高速回転維持状態にある場合などに、X線高電
圧装置の電源が遮断されると、遮断検出手段によってX
線高電圧装置の電源遮断が検出され、そして制動手段に
よって回転陽極に制動が加えられるため、X線管のベア
リングなどが損失を受けることがなくなる。
【0010】また、請求項2の発明は、請求項1のスタ
ータ装置において、さらに、前記回転陽極の機種に応じ
た制動条件をX線管装置毎に記憶する記憶手段と、動作
中の回転陽極の種類を認識する認識手段とを備え、前記
制動手段は、前記認識手段で認識された動作中の回転陽
極に対応する制動条件を前記記憶手段から読み出し、読
み出した制動条件に基づいて回転陽極に制動を加えるこ
とを特徴とする。
【0011】請求項2の発明によれば、たとえば複数の
X線管を切り換え使用する場合に、それぞれのX線管に
適した制動条件に基づいて高速回転中の回転陽極に対し
て制動を加えることが可能となる。
【0012】なお、請求項1の発明は、さらに、前記遮
断検出手段が前記X線高電圧装置の電源が遮断されたこ
とを検出した場合に回転陽極が駆動、高速回転維持、或
いは制動状態にあるか否かを認識する動作状態認識手段
を有し、これらのいずれかの状態にある場合に、前記制
動手段が、前記回転陽極に制動を加えるよう構成しても
良い。
【0013】
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態について図
面を参照しながら説明する。図1は本発明にかかるスタ
ータ装置を含むX線発生装置全体の概略構成を示してい
る。
【0014】図1において、インバータ式X線高電圧装
置は、主に交流電源1、配線遮断器2、電源開閉器3、
整流・平滑回路4、インバータ回路5、高電圧発生回路
6、及び整流回路7から構成されている。交流電源1か
ら供給された交流出力は配線遮断器2、電源開閉器3を通
して整流・平滑回路4に供給され、整流器・平滑コンデ
ンサで整流・平滑されて直流出力に変換される。そし
て、この直流出力がインバータ回路5でスイッチングさ
れて交流出力に変換され、高電圧発生回路6及び整流回
路7を経て高圧の直流出力に変換されX線管装置8に印
加される。
【0015】なお、配線遮断器2は手動でインバータ式
X線高電圧装置全体の電源を遮断するスイッチであり、
また、電源開閉器3は電源オンスイッチ12の指示に基づ
き電源オン・オフ制御回路21を介してインバータ式X
線高電圧装置全体の電源を遮断するスイッチである。
【0016】X線制御卓10は、X線電源の投入指示や
X線照射指示などを行い、電源オンスイッチ12、電源オ
フスイッチ13、X線管選択器14、Readyスイッチ15、及
びX線放射用のX-rayスイッチ16により構成さている。
【0017】ここで、電源オンスイッチ12、及び電源オ
フスイッチ13は、X線制御装置20の電源オン・オフ制
御回路21を介して電源開閉器3のオンオフを行い、X
線管選択器14はX線管装置8が複数備えられている場合
などに駆動対象となるX線管装置の種別を特定する。ま
た、Readyスイッチ15は撮影準備のために回転陽極の高
速回転指示を行い、X-rayスイッチ16はX線を照射する
よう指示する。
【0018】X線制御装置20は、X線制御卓10の電源
オンスイッチ12、電源オフスイッチ13から出力される指
示信号を受け電源開閉器3をオン・オフする電源オン・
オフ制御回路21、インバータ回路5のスイッチング動作
を制御するインバータ制御回路22、X線制御卓10のRead
yスイッチ15とX-rayスイッチ16から出力される各信号を
受けインバータ制御回路22やスタータ装置40への制御信
号を出力する撮影操作回路24で構成されている。
【0019】X線管装置8は、フィラメント31、フィラ
メント31から放出される熱電子の衝突によってX線を発
生させる回転陽極32、回転陽極に接続されたロータ33、
及びロータに回転磁界を発生させるステータ34から構成
され、回転陽極32とフィラメント31はインバータ式X線
高電圧装置の高電圧発生回路6に接続されている。
【0020】スタータ装置40は、ステータ電源回路42、
ステータ50Hz制動回路43、ステータ180Hz駆動回路44、A
C/DC回路26、及びマイクロコンピュータ等からなり、X
線管装置8の回転陽極32の高速回転制御を行う。スター
タ装置40のスタータ用交流電源41はスタータ用配線遮断
器29、及びスタータ用電源開閉器28により駆動されるス
イッチ68を介してステータ電源回路42に接続されてお
り、スタータ用交流電源41からの交流出力はステータ電
源回路42を通してステータ50Hz制動回路43及びステータ
180Hz駆動回路44に入力される。
【0021】ステータ50Hz制動回路43はロータ33を制動
するための電力を供給し、ステータ180Hz駆動回路44は
ロータ33の起動・回転維持のための電力を供給する。切
換器60、及び61は、CPU47により回転陽極の駆動時に
はステータ180Hz駆動回路44がX線管装置8のステータ34
に、また、制動時にはステータ50Hz制動回路43がX線管
装置8のステータ34に接続されるよう制御される。な
お、スタータ用配線遮断器29は、手動により直接スター
タ装置40の電源をオフするためのスイッチである。
【0022】また、スタータ用交流電源41からの交流出
力はトランスを介してAC/DC回路26にも入力されてお
り、AC/DC回路26の出力はスイッチ69、及びスイッチ66
又はスイッチ67がオンの時にスタータ用電源開閉器28を
駆動してスイッチ68をオンにするよう作用し、スイッチ
66はスタータ用電源オン回路25によって駆動され、スイ
ッチ67はスタータ用電源開閉器28によって駆動される。
【0023】スイッチ69はスタータ用電源オフ回路27に
よってオフされるが通常はオンの状態にあるため、スイ
ッチ66及び67がオン状態で、スタータ用電源オン回路25
の駆動が停止され、スイッチ66がオフされた場合であっ
ても、スイッチ67はオンの状態を保つのでスタータ用電
源オフ回路27によってスイッチ69をオフにしない限りス
タータ用電源開閉器28は駆動されつづける。したがっ
て、スタータ用交流電源41の出力はステータ電源回路42
に供給され、スタータ装置40によるX線管装置8の駆動
状態は継続されることとなる。
【0024】マイクロコンピュータは、プログラムメモ
リ57に書かれたプログラム(図2及び図3のフローチャー
トに基づくプログラム)をCPUバスライン48を経て中
央演算装置(以下CPUと呼ぶ。)47に読み込み、読み
込まれたプログラムに従って動作する。
【0025】CPUバスライン48には、X線高電圧装置
用入出力回路49、スタータ装置40の各動作時間を設定・
計測するタイマ 50、ステータ50Hz制動回路43用の出力
回路51、ステータ180Hz駆動回路44用の出力回路52、X
線管装置毎の高速回転(9000回転以上/分)起動・回転
維持・制動の条件を記憶している駆動条件メモリ56が接
続されている。
【0026】次に、X線発生装置全体の動作も含めた本
発明のスタータ装置の作用をCPU47の動作を示す図2
及び図3のフローチャートに基づき、さらに図4のタイ
ミングチャートをも参照して説明する。
【0027】通常、X線高電圧装置が病院に据え付けら
れ各種装置と組み合わされて調整が終了した後は、配線
遮断器2、スタータ用配線遮断器29は常時オン状態に設
定され、術者が配電盤のブレーカをオンにすると、交流
電源1からの交流出力が配線遮断器2の2次側に接続され
た電源オン・オフ制御回路21に供給される。
【0028】次に、術者がX線制御卓10の電源オンスイ
ッチ12を押すと、電源オン・オフ制御回路21が電源開閉
器3をオンにしインバータ式X線高電圧装置全体に電源
が入る。
【0029】そして、電源オン・オフ制御回路21から電
源オン信号64がスタータ装置40に出力され、この信号を
受けてスタータ用電源オン回路25が駆動してスイッチ66
がオンするため、AC/DC回路26の+出力が、スイッチ6
6、スタータ用電源開閉器28、スタータ用電源オフ回路2
7のスイッチ69、AC/DC回路26の−入力のループを経由す
る。これにより、スタータ用電源開閉器28が駆動しスイ
ッチ68がオンするため、スタータ用交流電源41とステー
タ電源回路42とが接続しスタータ装置40全体に電源が入
る(図4のa時点)。
【0030】また、スタータ用電源開閉器28の駆動によ
りスイッチ67もオンするため、かりに電源オン信号64が
オフ状態となりスイッチ66がオフ状態となってもスター
タ用電源開閉器28の駆動状態は保持され、スイッチ68は
オンの状態を保つこととなり、スタータ装置40は駆動を
続ける。
【0031】ここで、CPU47は図2に示される通常の
動作を行うプログラム1と、図3に示されるX線高電圧
発生装置の電源オフ時の処理を行うプログラム2に基づ
いた並列動作を行う。まず、CPU47は図2に示される
ようにX線高電圧装置の電源がオンされる、すなわち、
電源オン信号64が入出力回路49を介して入力されるのを
監視しており(S1)、上述したように電源オンスイッ
チ12が押されると電源オン信号を受けて使用されるX線
管が選択されるのを待つ(S2)。
【0032】撮影に入るため術者が、X線制御卓10のX
線管選択器14においてX線管を選択すると、X線管選択
信号がスタータ装置40の入出力回路49を介してCPU47に
読み込まれ(S2)、CPU47は読み込んだX線管選択
信号に基づいて動作条件記憶メモリ 56から動作条件を
読み出す(S3)。
【0033】ここで、Readyスイッチ15が押されると
(図4のb時点)、Readyスイッチ15に接続されたX線制
御装置20の撮影操作回路24から高速回転信号65が出力さ
れ、スタータ装置40の入出力回路49を介してCPU47に読
み込まれる(S4)。
【0034】CPU47は出力回路52を介して切換信号63
を出力することで切換器61を切り換え、ステータ180Hz
駆動回路44の出力とステータ34を接続すると共に、出力
回路52を介してステータ180Hz駆動回路44に対し起動動
作信号62が出力することにより陽極高速回転動作を開始
する(S5)。これにより、ステータ180Hz駆動回路44は
X線管ステータ起動出力(AC425V[180Hz],5A程度)を
X線管装置8のステータ34に供給するためロータ33が回
転を始める(図4のc時点)。
【0035】次に、CPU47は上記ステップ2(S2)に
おいて、動作条件メモリ56から読み出した回転陽極が撮
影に必要な高速回転数に達する起動時間(1.6秒)をタ
イマ50に設定する(S6)。従って、タイマ50が設定さ
れた起動時間の計測を終了するとロータ33(回転陽極3
2)の回転数が撮影に必要な高速回転数(9000回転以上
/分)に達することとなる(図4のd時点)。
【0036】次に、CPU47は、起動時間の経過を認識
すると(S7)、回転陽極の高速回転状態を維持するた
め、上記ステップ2(S2)において動作条件記憶メモ
リ56から読み出したステータ180Hz駆動回路44のオン・
オフ時間(オンが1.0秒、オフが25秒)をタイマ50に交
互に設定しながらステータ50Hz駆動回路43への起動動作
信号62のオン・オフを送り返して間欠駆動を行い回転数
を維持する(S8)(図4のc〜d時点)。
【0037】このとき、スタータ装置40の入出力回路49
から回転確認信号が撮影操作回路 24に出力され、この
信号を受けて図示しない撮影準備完了表示がX線制御卓
10に表示される。
【0038】通常、術者は撮影準備完了表示を確認して
から、X線制御卓10のX-rayスイッチ16を押しX線を放
射しX線撮影を行う。
【0039】CPU47はその間Readyスイッチ15がオフ
されるのを待ち(S9)、 Readyスイッチ15がオフされ
ると、制動動作を開始する(S10)。すなわち、CP
U47は、ステータ装置40の電源を遮断する前に陽極の回
転数を共振回転数(4000回転/分)以下に低下させるた
め、出力回路52を介してステータ180Hz駆動回路44の出
力を停止させると共に、ステータ180Hz駆動回路44とス
テータ34の接続を断つように切換器61を切り換える。
【0040】次に、出力回路51を介して駆動信号62aを
出力することによりステータ50Hz制動回路43をを動作状
態にすると共に、切換信号63aにより切換器60を切り換
えることでステータ50Hz制動回路43とステータ34を接続
する。これによりステータ50Hz制動回路43はステータ34
に対してX線管ステータ制動出力(AC150V[50Hz],4A)
を供給し制動電力を加えロータ33に対する制動を行う
(図4のe時点)。
【0041】次にCPU47はタイマ50に制動時間(1.6秒程
度)を設定し(S11)、制動動作時間の計測が終了す
ると次にReadyスイッチ15がオンされるのを待ち(S1
2、S4)、上述した同様の操作を繰り返す。
【0042】一方、CPU47は、図2のフローチャート
に示されたS1からS12のプログラム1の動作に加え
て、別途並行して図3のフローチャートに示される、回
転陽極が高速回転維持状態などにある場合にX線制御卓
10の電源オフスイッチ13が押された場合の対処処置のた
めのプログラム2に基づく動作を行っている。
【0043】すなわち、スタータ装置40が動作状態にあ
る場合、電源オフスイッチ13が押されるのを監視する
(S20)。ここで、電源オフスイッチ13が押された場
合、入出力回路49を介して読み込んだ電源オン信号64が
オフ状態になるため、CPU47をこの信号を監視すること
で電源オフスイッチ13が押されたことを認識する。
【0044】CPU47が電源オフスイッチ13が押されたこ
とを認識すると、図2のフローチャートで示されるプロ
グラム1の動作状態からスタータ装置40の動作状態を認
識する(S21)。そして、プログラム1の動作を停止
し(S22)、CPU47はスタータ装置40の状態が、起
動状態(図2のS5からS7)、陽極高速回転維持状態
(図2のS8からS9)、または制動状態(図2のS10
からS12)にあるか否かを判断する(S23)。
【0045】そして、起動、高速回転維持、または、制
動状態にあると判断した場合、図2のS10からS12
に示される制動動作処理を行う(S24)。たとえば、
回転陽極が高速回転を維持している場合にX線制御卓10
の電源オフスイッチ13が押されると電源オン・オフ制御
回路21が信号を受け電源開閉器3をオフしX線高電圧装
置の電源が遮断される。この場合、電源オン・オフ制御
回路21から出力される電源オン信号64がオフ状態となり
スイッチ66がオフされる。しかし、スイッチ67は依然と
してオンの状態を保つため、スタータ用電源開閉器28へ
のAC/DC回路26の出力が保持されスタータ装置40への電
力が供給され続ける(図4のe時点)。
【0046】一方、CPU47は現在のスタータの動作状
態が高速回転維持中であることを認識し、スタータ装置
40の電源を遮断する前に陽極の回転数を共振回転数(40
00回転/分)以下に低下する必要があると判断して図2
のS10及びS12に示した制動動作処理を行う。
【0047】これらの制動動作処理が終了すると、CP
U47は、スタータ装置40の電源を遮断する(S25)。
一方、スタータ装置40が起動、高速回転維持、または、
制動状態にない場合、通常どおり制動動作処理は行わず
直接スタータ装置40の電源を遮断する(S23、S2
5)。
【0048】ここで、スタータ装置40の電源遮断動作は
以下のようになされる。まずCPU47は出力回路53を
介して電源遮断信号を出力しスタータ用電源オフ回路27
を駆動状態にし、スイッチ69がオープン状態にする。こ
れにより、AC/DC回路26の+出力からの閉ループがオー
プンになるためスタータ用電源開閉器28がオフしスター
タ用交流電源41からの交流出力が停止され、スタータ装
置40全体の電源が遮断される(図4のg時点)。
【0049】このようにしてX線高電圧装置の電源が遮
断された時に、スタータ装置の動作状態から制動が必要
かどうか判断して電源を遮断する前に制動動作を行うこ
とにより回転数を急速に低下させ共振回転数の通過時間
を短縮しX線管のベアリングを守ることができる。
【0050】
【発明の効果】本発明によれば、X線管の回転陽極を高
速回転に維持している時に、X線高電圧装置で電源が遮
断された場合であってもスタータ装置の動作が陽極の高
速回転維持状態などにある場合に制動が必要と判断して
制動動作を行なうため、陽極が高速回転状態から放置さ
れることがなくなり、X線管のベアリング等を守りX線
管装置全体の寿命を延ばすことが可能となる。
【0051】また、陽極の機種に応じて制動の条件を変
えて制動を行うため、陽極の種別に適した制動を行うこ
とが可能となり、電力の低減、時間の短縮、ひいてはX
線管装置の寿命を延ばすことに貢献する。
【0052】さらに、スタータ装置のみで判断して制動
が可能なため、電源が遮断されたときにX線高電圧装置
側で制動時間を確保することが不必要になり、どの様な
X線高電圧装置とも組み合わせが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスタータ装置を含むX線発生装置の全
体概略構成図である。
【図2】スタータ装置の動作を示すフローチャートであ
る。
【図3】スタータ装置の動作を示すフローチャートであ
る。
【図4】回転陽極の動作状態などを示すタイミングチャ
ートである。
【符号の説明】
1:交流電源 2:配線遮断器 3:電源開閉器 4:整流・平滑回路 5:インバータ回路 6:高電圧発生回 7:整流回路 8:X線管装置 10:X線制御卓 12:電源オンスイッチ 13:電源オフスイッチ 14:X線管選択器 15:Readyスイッチ 16:X-ray スイッチ 20:X線制御装置 21:電源オン・オフ制御回路 22:インバータ制御回路 24:撮影操作回路 25:スタータ用電源オン回路 26:AC/DC回路 27:スタータ用電源オフ回路 28:スタータ用電源開閉器 29:スタータ用配線遮断器 31:フィラメント 32:回転陽極 33:ロータ 34:ステータ 40:スタータ装置 41:スタータ用交流電源 42:ステータ電源回路 43:ステータ50Hz制動回路 44:ステータ180Hz 駆動回路 47:CPU 48: CPUバスライン 49:入出力回路 50:タイマ 51:出力回路 52:出力回路 53:出力回路 56:動作条件記憶メモリ 57:プログラムメモリ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−273891(JP,A) 特開 平5−315091(JP,A) 特開 昭62−58600(JP,A) 実開 昭61−134000(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05G 1/00 - 2/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線高電圧装置から高電圧を供給される
    X線管装置の回転陽極を、高速に回転させるスタータ装
    置において、前記X線高電圧装置の電源の遮断を検出す
    る遮断検出手段と、前記遮断検出手段が前記X線高電圧
    装置の電源が遮断されたことを検出した場合に、前記回
    転陽極に制動を加える制動手段と、を備えたことを特徴
    とするスタータ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載されたスタータ装置にお
    いて、さらに、前記回転陽極の機種に応じた制動条件を
    X線管装置毎に記憶する記憶手段と、動作中の回転陽極
    の種類を認識する認識手段とを備え、前記制動手段は、
    前記認識手段で認識された前記動作中の回転陽極に対応
    する制動条件を前記記憶手段から読み出し、読み出した
    制動条件に基づいて回転陽極に制動を加えることを特徴
    とするスタータ装置。
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