JP6488455B2 - 電源システム及び医用x線システム - Google Patents

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Description

本発明は、商用電源の停電時や電圧降下などの電源不安定時においても電力を供給できる電源システム及びそれを備えた医用X線システムに関するものである。
従来、小型発電機、太陽電池、燃料電池などから供給した電力を用いて二次電池を充電し、充電された二次電池からX線装置に電力を供給する電源装置が知られている(特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来の電源装置では、災害現場で洪水や津波などが発生して二次電池やその周辺の回路部への浸水があった場合に電源供給ができなくなるおそれがある。
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、商用電源の長期間にわたる停電発生時や電圧降下などの電源不安定時においても電力を供給することができるとともに防水機能を有する電源システム及びそれを備えた医用X線システムを提供することである。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、電力を供給する電源システムであって、防水ケース部を有する本体部材と、充電可能な二次電池と、自然エネルギー発電装置から電力を受ける入力接続部と、前記入力接続部を介して受けた電力を用いて前記二次電池を充電する充電回路部と、外部装置に対して電力を出力する出力接続部と、前記二次電池から供給された電力を前記出力接続部を介して出力する出力回路部と、前記防水ケース部内の気体を排気する排気手段と、を備え、前記防水ケース部は、上側ボックスと、下側ボックスと、前記上側ボックスと前記下側ボックスとを連通するパイプとを有し、前記上側ボックスは、前記充電回路部を収容し、その側端部に前記入力接続部及び前記出力接続部が設けられ、前記下側ボックスは、前記二次電池と前記出力回路部とを収容し、その側端部に前記排気手段が設けられ、前記入力接続部及び前記出力接続部は、外気を取り込む通気口と上方からの雨の侵入を防止する防雨カバーとを有し、前記排気手段は、前記下側ボックスの壁部に形成された排気口を介して前記下側ボックス内の気体を排気する排気ファンと、前記排気口及び前記排気ファンを上側から覆う排気カバーと、前記排気ファンを駆動する個別電源として用いられるように前記排気カバーの外面に設けられた太陽光発電部材とを有することを特徴とするものである。
請求項1の電源システムでは、太陽光や風力などの自然エネルギーを利用して発電する自然エネルギー発電装置から入力接続部を介して受けた電力を用いて、充電回路部により二次電池を充電する。そして、出力回路部により、二次電池から出力された電力を、出力接続部を介して外部装置に供給することができる。従って、商用電源の長期間にわたる停電発生時や電圧降下などの電源不安定時においても外部装置に電力を供給することができる。しかも、二次電池と充電回路部と出力回路部とを、本体部材に備える防水ケース部に収容しているので、前記二次電池などへの浸水を防止することができる。更に、太陽光を利用可能なときに排気ファンが動作し、二次電池が収容された防水ケース部内の気体を排気することができる。従って、外部電源を利用せずに、防水ケース部内の冷却したり、二次電池から発生した防水ケース部内の気体による回路の損傷などを防止したりすることができる。
また、請求項2の発明は、請求項1の電源システムにおいて、前記自然エネルギー発電装置として太陽光発電装置又は風力発電装置を更に備えることを特徴とするものである。この電源システムでは、自然エネルギー発電装置が設置されていない現場においても、太陽光や風力を利用して発電した電力を用いて二次電池を充電して外部装置に電力を供給することができる。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の電源システムにおいて、前記充電回路部は、商用電源、エンジン発電機又は車両内の二次電池から受けた電力を用いて前記二次電池を充電可能に構成されていることを特徴とするものである。この電源システムでは、商用電源、エンジン発電機又は車両内の二次電池を利用可能な場所において、その商用電源等から受けた電力を利用して二次電池を充電することができるので、二次電池の充電に用いる電源の多様化を図ることができる。
また、請求項4の発明は、請求項1、2又は3の電源システムにおいて、前記本体部材の複数の下端角部それぞれに取り付けられた複数の移動用車輪と、前記複数の移動用車輪の間に設けられ前記本体部材の設置面上への固定及びその解除を操作可能な固定手段とを更に備えることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、X線を発生するX線発生装置と、前記X線発生装置から発生して被検査対象を通過したX線の画像を撮像するX線受像装置と、前記X線発生装置及びX線受像装置に電力を供給する電力供給手段とを備えた医用X線システムであって、前記電力供給手段は、請求項1、2、3又は4の電源システムであることを特徴とするものである。この医用X線システムでは、商用電源の長期間にわたる停電発生時や電圧降下などの電源不安定時において浸水の可能性がある現場でもX線発生装置及びX線受像装置に電力を供給し、X線を用いた診断や医療行為などを行うことができる。
また、請求項6の発明は、請求項5の医用X線システムにおいて、前記電源システムの本体部材は、移動用車輪を有し、前記X線発生装置は、移動用車輪を有する支持部材に支持され、前記X線受像装置は、可搬式のX線受像器を備えることを特徴とするものである。この医用X線システムでは、電源システムとともにX線発生装置とX線受像装置のX線受像器とを任意の現場に容易に移動させることができるため、X線を用いた診断や医療行為などを行う現場についての制約を低減できる。
本発明によれば、商用電源の長期間にわたる停電発生時や電圧降下などの電源不安定時においても電力を供給することができるとともに防水機能を有する電源システム及びそれを備えた移動型医用X線システムを提供することができる。
(a)及び(b)はそれぞれ、本発明の実施形態に係る電源システムの一構成例を示す正面図及び側面図。 (a)及び(b)はそれぞれ、本実施形態の電源システムを構成する電源台車に設けられた防水ケース部の内部構成の一例を示す透視正面図及び透視側面図。 本実施形態の電源システムの電装系の一構成例を示すブロック図。 本実施形態の電源システムを備える医用X線システムの全体構成の一例を示す外観図。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1(a)は本発明の実施形態に係る電源システムを構成する電源台車100の一構成例を示す正面図である。図1(b)は図1(a)の右方向から見た電源台車100の側面図である。
図1において、本実施形態に係る移動型の電源台車100は、本体部材である台車フレーム110と、台車フレーム110の下端角部の4箇所それぞれに取り付けられた移動用車輪としての固定キャスター121、122及び自在キャスター(旋回キャスター)123、124と、自在キャスター123、124の間に設けられた台車固定手段としてのハンマーロック130とを備えている。固定キャスター121、122は旋回せずに車輪だけが回転し、自在キャスター123、124は車輪が回転するとともに鉛直方向の旋回軸を中心にして自由に旋回することができる。また、ハンマーロック130は、自在キャスター123、124の車輪を設置面GL(地面、路面、床面など)から若干浮き上がらせるとともに、設置面900を所定の圧力で押圧してグリップすることにより、電源台車100の台車フレーム110を確実にロックすることができる。ハンマーロック130によるロック及びその解除は、利用者が足でハンマーロック130のレバー130aを踏む操作により容易に行うことができる。また、台車フレーム110の上端の一側部には、電源台車100の移動時に利用者が掴んで操作することができる操作ハンドル111が設けられている。
電源台車100の台車フレーム110は、防水機能を有する収容部材である防水ケース部140を備えている。防水ケース部140は、上側ボックス141と、下側ボックス142と、それらを連通する通線パイプ143とを有する。
上側ボックス141の側端部には、後述の電力入力コネクタ161a,167、ACタップ163等を有する入出力接続部144が設けられている。入出力接続部144は、外部の太陽光発電装置などの自然エネルギー発電装置又は車両内の二次電池からの出力ケーブルが接続され当該自然エネルギー発電装置又は車両内の二次電池からから電力を受ける入力接続部としての機能と、X線装置などの外部装置の電源ケーブルが接続され当該外部装置に対して電力を出力する出力接続部としての機能とを有する。更に、入出力接続部144は、図示しない通気口を介して図中矢印F1方向から防水ケース部140内に外気を取り込む機能と、上方からの雨の侵入を防雨カバー144aで防止する防雨機能とを有する。
また、下側ボックス142の側端部には、防水ケース部140内の回路を冷却する気流を発生させるとともに、バッテリーユニット150から発生した気体を外部に排出できるように、防水ケース部140内の気体を図中矢印F2方向に排気するための排気手段としてのソーラーファン145を備えている。ソーラーファン145は、下側ボックス142の上部側壁に形成された排気口を介して防水ケース部140内の気体を排気する排気ファンと、その排気口及び排気ファンを上側から覆う防雨機能を有する排気カバーと、排気ファンを駆動する個別専用電源として用いられるように排気カバーの外面に設けられた太陽光発電部材としての小型ソーラーパネルとを含む。ソーラーファン145は、外部からの電源供給が不要であり、そのソーラーファン145の小型ソーラーパネルに太陽光があたっているときのみに動作する。なお、ソーラーファン145の下端の位置は、例えば電源台車100の使用される現場で想定される浸水の高さ(例えば地上高50cm)よりも高い位置に設定される。
また、上側ボックス141の上端面には、後述のX線受像装置の一部を構成する画像処理・表示手段としてのノートパソコンなどの携帯型コンピュータ装置240が載置される天井板146が設けられている。天井板146は、上側ボックス141の上端部から適宜取り外し可能である。
図2(a)は本発明の実施形態に係る電源システムを構成する電源台車100に設けられた防水ケース部140の内部構成の一例を示す透視正面図である。図2(b)は図2(a)の右方向から見た防水ケース部140の内部構成の透視側面図である。図3は、本実施形態の電源システムの防水ケース部140に収容された電装系の一構成例を示すブロック図である。
図2及び図3に示すように、防水ケース部140の上側ボックス141には、操作インターフェース部161と充電制御手段としてのパワーコントローラ162とが収容され、上側ボックス141の入出力接続部144に電力入力コネクタ161a,167及びACタップ163等が設けられている。電力入力コネクタ161aには、ソーラーパネル173の出力ケーブル174が接続され、電力入力コネクタ167には商用電源300の電源ケーブル301が接続される。また、ACタップ163には、X線装置を構成するX線発生装置220の電源ケーブル221や、X線受像装置のコンピュータ装置240の電源ケーブル241が接続される。
下側ボックス142には、二次電池(充電式電池)としてのバッテリーユニット150と、安定化電源164と、インバーターユニット165と、保護抵抗166とが収容されている。バッテリーユニット150としては、例えば、ニッケル水素蓄電池、リチウムイオン蓄電池、NaS蓄電池、鉛蓄電池などを用いることができる。また、図示の例では、下側ボックス142内の最下部領域に重いバッテリーユニット150を配置しているため、電源台車100の全体の重心が低くなり、電源台車100を安定して設置することができる。
安定化電源164は、商用電源300等の外部交流電源から入力された家庭用100V(又は200V)などの商用電源の交流電圧を所定電圧の直流電圧に変換し、給電切替スイッチ161cに向けて出力する。インバーターユニット165は、バッテリーユニット150とACタップ163との間に設けられ、バッテリーユニット150から出力された直流電圧を所定電圧の交流電圧に変換し、ACタップ163に向けて出力する。
保護抵抗166は、数Ω以下の低抵抗(例えば0.5Ω〜1Ω)の抵抗素子で構成され、商用電源から安定化電源164を介してバッテリーユニット150を充電している充電動作時において何らかの原因(例えば、パワーコントローラ162の充電出力の負荷変動)でパワーコントローラ162の充電入力の端子に大きな電流が流れ込もうとするときに、その過剰電流を防止して安定化電源164を保護するものである。
電力入力コネクタ161aは、太陽光発電装置や風力発電装置等の自然エネルギー発電装置の出力ケーブル174が接続され、当該自然エネルギー発電装置から直流の電力を受ける入力接続部として機能する。なお、電力入力コネクタ161aには、ガソリンエンジン自動車や電気モータ自動車などの車両内の二次電池、燃料電池、直流出力可能な非常用電源などから直流の電力を受けるように当該車両内の二次電池や他の燃料電池からの出力ケーブルを接続してもよい。
また、操作インターフェース部161及びパワーコントローラ162は、電力入力コネクタ161aを介して受けた直流の電力を用いてバッテリーユニット150を充電する充電回路部として機能する。また、安定化電源164、操作インターフェース部161及びパワーコントローラ162は、商用電源300から受けた交流の電力を用いてバッテリーユニット150を充電する充電回路部として機能する。なお、交流の電力を用いる充電には、商用電源300のほか、燃料油(例えば、ガソリン、軽油、重油)やガス(例えば、プロパンガス、都市ガス、家庭用ガスカートリッジのガス)を用いた熱機関(エンジン)を用いた発電機、携帯発電機等の非常用発電機から受けた交流の電力を用いてもよい。また、ACタップ163及びインバーターユニット165は、X線装置(X線発生装置、X線受像装置)などの外部装置に対して電力を出力する出力回路部として機能する。
図3において、操作インターフェース部161の主電源スイッチとしてのシステムスイッチ161bをオンすると、パワーコントローラ162により所定の電圧及び電流でバッテリーユニット150を充電することができる。また、給電切替スイッチ161cを操作することにより、バッテリーユニット150の充電に用いる電力の供給元として、直流の電力を供給する自然エネルギー発電装置又は車両内の二次電池(図示の例では太陽光発電装置のソーラーパネル173)と、交流の電力を供給する商用電源300とを切り替えることができる。交流の電力を供給する供給元としては、商用電源300に代えて、前述の熱機関(エンジン)を用いた発電機、携帯発電機等の非常用発電機を用いてもよい。パワーコントローラ162によるバッテリーユニット150の充電の状況は、操作インターフェース部161の充電モニタ161dで確認したり監視したりすることができる。
以上、本実施形態の電源システムによれば、商用電源の長期間にわたる停電発生時や電圧降下などの電源不安定時においてもX線装置(X線発生装置、X線受像装置)などの外部装置に電力を供給することができる。しかも、上記バッテリーシステム150と充電回路部と出力回路部とを防水ケース部140に収容しているので、上記バッテリーシステム150などへの浸水を防止することができる。
また、本実施形態の電源システムによれば、太陽光発電装置や風力発電装置等の自然エネルギー発電装置のほか、商用電源300、熱機関(エンジン)を用いた発電機、携帯発電機等の非常用発電機、燃料電池、車両内の二次電池などの外部電源から受けた電力を用いてバッテリーシステム150を充電することができる。従って、バッテリーシステム150の充電に用いる電源の多様化を更に図ることができる。
また、本実施形態の電源システムによれば、排気ファンとその排気ファンを駆動する小型ソーラーパネルとを有するソーラーファン145により、防水ケース部140内の気体を排気することができる。従って、外部電源を用いることなく、防水ケース部140内を冷却したり、バッテリーシステム150から発生した防水ケース部140内の気体による回路の損傷などを防止したりすることができる。
図4は、本実施形態の電源システムを備える医用X線システムの全体構成の一例を示す外観図である。図4において、本実施形態の医用X線システムは、上記構成の電源台車100及び移動可能な太陽光発電装置170を含む電源システムと、移動可能なX線装置200とを備える。
太陽光発電装置170は、ベース部材171と、パネル支持部材としての支持スタンド172と、太陽光発電部材としてのソーラーパネル173とを備え、設置面900上で移動できるように構成されている。ベース部材171は、複数の移動用車輪としてのキャスターを有している。支持スタンド172の下端部はベース部材171の略中央に取り付けられ、支持スタンド172の上端部にはソーラーパネル173が所定の角度で取り付けられている。ソーラーパネル173の出力ケーブル174は、前述の電源台車100の入出力接続部144に接続される。
X線装置200は、可動式の支持装置210とX線発生装置220とX線受像装置とを備え、設置面900上で移動できるように構成されている。支持装置210は、X線発生装置220を支持する装置であり、ベース部材211と、昇降可能な支持スタンド212と、支持アーム213とを備える。ベース部材211は、複数の移動用車輪としてのキャスターを有している。支持スタンド212は、固定スタンド部212aと昇降スタンド部212bと昇降操作部212cとを有する。固定スタンド部212aの下端部はベース部材211の略中央に取り付けられ、昇降スタンド部212bは、昇降操作部212cを回転させることにより固定スタンド部212aに沿って昇降可能に構成されている。支持アーム213の一方の端部は昇降スタンド部212bの上端部に取り付けられ、支持アーム213のもう一方の端部はX線発生装置220が取り付けられている。支持スタンド212の昇降操作部212cを回転させることにより、昇降スタンド部212b及び支持アーム213とともに、X線発生装置220を昇降させて所定の位置に位置決めすることができる。X線発生装置220の電源ケーブル221は、前述の電源台車100の入出力接続部144に接続される。
X線受像装置は、X線受像部材としての可搬型のX線受像フラットパネル230と、X線画像の画像処理・表示手段としての携帯型のコンピュータ装置240とを備える。X線受像フラットパネル230は、X線装置200の使用時に、X線発生装置220のX線照射方向の所定位置に設置され、所定のケーブル231を介してコンピュータ装置240に接続される。コンピュータ装置240は、X線受像フラットパネル230に電力を供給したりX線受像フラットパネル230を制御したりX線受像フラットパネル230で撮像されたX線画像の信号又はデータを受信して表示したりすることができる。コンピュータ装置240の電源ケーブル241は、前述の電源台車100の入出力接続部144に接続される。
以上、本実施形態の医用X線システムによれば、商用電源の長期間にわたる停電発生時や電圧降下などの電源不安定時において浸水の可能性がある現場でもX線発生装置220及びX線受像装置(X線受像フラットパネル230及びコンピュータ装置240)に電力を供給し、X線を用いた診断や医療行為などを行うことができる。
特に、本実施形態の医用X線システムによれば、災害時医療の分野において、以下に示すようなメリットを有する。
災害時医療のなかで、トリアージは不可欠な手法であり、限られた医療資源を最大限に活用して、救助可能な傷病者を確実に救い、ひとりでも多くの人の生命を救うためのものである。そのトリアージの適正な実施や、搬送先医療機関および搬送手段の適切な選定するうえで、災害時の救護所等におけるX線撮影は、非常に大きな役割を担っている(厚労省医政指発第0107003号、平成21年1月7日)。しかし、災害時に電源設備が損傷を受けた場合、X線装置に電力を供給できずX線撮影が行えないことがあり重大な課題となっている。また、災害時は、救護所など通常はX線撮影を行わない場所で撮影することが多く、または損壊した雨漏りや浸水が発生するような建屋でX線装置を使用することも想定され、さらに建屋全壊に伴い屋外等でX線撮影されることもある。
このような昨今の災害に対する国民の関心は非常に高く防災や減災などに対する要望が大きい状況の下で、本実施形態の医用X線システムによれば、災害時の電源設備損傷においてもX線撮影可能なX線装置を稼働できるように、電源の多種多様化を図ることができ、災害時のトリアージ等に大いに貢献でき、災害時医療において極めて有用である。
実際に本実施形態の医用X線システムを使用したところ、胸部X線撮影の条件において、連続した1500回の照射でもX線の出力が安定していることを確認することができた。
しかも、本実施形態の医用X線システムに用いる電源システムでは、防水機能(例えばIEC(国際電気標準会議)やJIS(日本工業規格)で規定されているIPx2以上またはIPx3以上の保護等級の防滴防雨形の防水機能)を有している。従って、雨天時の屋外等や津波などによる例えば地上高50cm程度までの浸水等へも対応が可能であり、医用X線システムの維持及び保守管理にも有用である。
また、本実施形態の医用X線システムは、災害時のみならず、発展途上国など電源事情の悪い地域でも活用できると考えられるため、本発明は、途上国等の医療向上にも大きく貢献できる。
また、本実施形態の医用X線システムによれば、上記構成の移動型の電源システムとともに、移動型のX線発生装置220と可搬式のX線受像装置(X線受像フラットパネル230及びコンピュータ装置240)とを備えることにより、任意の現場に容易に移動させることができるため、X線を用いた診断や医療行為などを行う現場についての制約を低減できる。
また、本実施形態の医用X線システムにおける電源システムは、バッテリーユニット150を充電するために自然エネルギー発電装置として移動可能な太陽光発電装置170を備えているので、自然エネルギー発電装置が設置されていない現場においても、太陽光を利用して発電した電力を用いてバッテリーユニット150を充電して外部装置に電力を供給することができる。
なお、本実施形態の医用X線システムにおける電源システムでは、太陽光発電装置170に代えて又は太陽光発電装置170に加えて、移動型の風力発電装置又は車両内の二次電池を利用してバッテリーユニット150を充電するように構成してもよい。また、使用現場に固定設置されている太陽光発電装置や風力発電装置などの自然エネルギー発電装置を利用できる場合は、移動型の太陽光発電装置170や風力発電装置等の自然エネルギー発電装置を用いずに、固定設置の自然エネルギー発電装置を利用してバッテリーユニット150を充電してもよい。
100 電源台車
110 台車フレーム
111 操作ハンドル
121,122 固定キャスター
123,124 自在キャスター
130 ハンマーロック
130a レバー
140 防水ケース部
141 上側ボックス
142 下側ボックス
143 通線パイプ
144 入出力接続部
144a 防雨カバー
145 ソーラーファン
146 天井板
150 バッテリーユニット
161 操作インターフェース部
161a 電力入力コネクタ
161b システムスイッチ
161c 給電切替スイッチ
161d 充電モニタ
162 パワーコントローラ
163 ACタップ
164 安定化電源
165 インバーターユニット
166 保護抵抗
167 電力入力コネクタ
170 太陽光発電装置
171 ベース部材
172 支持スタンド
173 ソーラーパネル
174 出力ケーブル
200 X線装置
210 支持装置
211 ベース部材
212 支持スタンド
212a 固定スタンド部
212b 昇降スタンド部
212c 昇降操作部
213 支持アーム
220 X線発生装置
221 電源ケーブル
230 X線受像フラットパネル
231 ケーブル
240 コンピュータ装置
241 電源ケーブル
300 商用電源
301 電源ケーブル
900 設置面
特開2004−022308号公報

Claims (6)

  1. 電力を供給する電源システムであって、
    防水ケース部を有する本体部材と、
    充電可能な二次電池と、
    自然エネルギー発電装置から電力を受ける入力接続部と、
    前記入力接続部を介して受けた電力を用いて前記二次電池を充電する充電回路部と、
    外部装置に対して電力を出力する出力接続部と、
    前記二次電池から供給された電力を前記出力接続部を介して出力する出力回路部と、
    前記防水ケース部内の気体を排気する排気手段と、を備え、
    前記防水ケース部は、上側ボックスと、下側ボックスと、前記上側ボックスと前記下側ボックスとを連通するパイプとを有し、
    前記上側ボックスは、前記充電回路部を収容し、その側端部に前記入力接続部及び前記出力接続部が設けられ、
    前記下側ボックスは、前記二次電池と前記出力回路部とを収容し、その側端部に前記排気手段が設けられ、
    前記入力接続部及び前記出力接続部は、外気を取り込む通気口と上方からの雨の侵入を防止する防雨カバーとを有し、
    前記排気手段は、前記下側ボックスの壁部に形成された排気口を介して前記下側ボックス内の気体を排気する排気ファンと、前記排気口及び前記排気ファンを上側から覆う排気カバーと、前記排気ファンを駆動する個別電源として用いられるように前記排気カバーの外面に設けられた太陽光発電部材とを有することを特徴とするものである電源システム。
  2. 請求項1の電源システムにおいて、
    前記自然エネルギー発電装置として、太陽光発電装置又は風力発電装置を更に備えることを特徴とする電源システム。
  3. 請求項1又は2の電源システムにおいて、
    前記充電回路部は、商用電源、非常用発電機又は車両内の二次電池から受けた電力を用いて前記二次電池を充電可能に構成されていることを特徴とする電源システム。
  4. 請求項1、2又は3の電源システムにおいて、
    前記本体部材の複数の下端角部それぞれに取り付けられた複数の移動用車輪と、前記複数の移動用車輪の間に設けられ前記本体部材の設置面上への固定及びその解除を操作可能な固定手段とを更に備えることを特徴とする電源システム。
  5. X線を発生するX線発生装置と、前記X線発生装置から発生して被検査対象を通過したX線の画像を撮像するX線受像装置と、前記X線発生装置及びX線受像装置に電力を供給する電力供給手段とを備えた医用X線システムであって、
    前記電力供給手段は、請求項1、2、3又は4の電源システムであることを特徴とする医用X線システム。
  6. 請求項5の医用X線システムにおいて、
    前記電源システムの本体部材は、移動用車輪を有し、
    前記X線発生装置は、移動用車輪を有する支持部材に支持され、
    前記X線受像装置は、可搬式のX線受像器を備えることを特徴とする医用X線システム。
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