JP7192593B2 - 電源装置および医療システム - Google Patents

Description

本発明は、一次側コイルおよび二次側コイルが磁性コアに形成された同一仕様の２つのトランスと、トランスの各一次側コイルに同一電圧値の直流電圧を断続的に印加するスイッチング部とを備えた電源装置、およびこの電源装置を備えた医療システムに関するものである。

この種の電源装置として、下記の特許文献１に開示された電源装置が知られている。この電源装置では、一次側コイルおよび二次側コイルを有するトランスが基板に複数設けられている。また、これらトランスのうち少なくとも一対の隣り合うトランス同士が、図９に示すように、それぞれを構成する一次側コイル８１，８２の中心軸線ＣＬａ，ＣＬｂが一致し、一次側コイル８１，８２の端部が互いに向かい合うように、かつ一次側コイル８１，８２に電流が流れている状態において、この互いに向かい合う一次側コイル８１，８２の各端部のうち一方の端部（同図では、一次側コイル８１の右端部）が磁束の入口側となり、他方の端部（同図では一次側コイル８２の左端部）が磁束の出口側となるように、基板に設けられている。なお、図９では、理解の容易のため、一次側コイル８１，８２に発生する磁束を模式的に表しており、一次側コイル８１の磁束については、実線で示すと共にその向きを白抜きの矢印で示し、一次側コイル８２の磁束については、破線で示すと共にその向きをハッチングを付した矢印で示している。

この構成により、この電源装置では、この一対の隣り合うトランスの互いに向かい合う一次側コイルの端部間に発生する磁界を実質的に打ち消すことが可能となっている。

特開２０１５－９１１８０号公報（第５，１６頁、第４，９図）

ところが、上記した電源装置には、以下の課題が存在する。具体的には、上記した電源装置では、隣り合う２つのトランスのそれぞれの一次側コイル８１，８２が同じ周期で、かつ同じ位相（同相）で駆動されることから、端部が互いに向かい合うよう設けられたこの２つの一次側コイル８１，８２のこの端部間（一次側コイル８１の右端部と一次側コイル８２の左端部との間）の領域Ａでは、一次側コイル８１からの磁束の向きと一次側コイル８２からの磁束の向きとが逆向きになるため、磁束同士が打ち消し合っている。一方、この領域Ａ以外の一次側コイル８１，８２の外方領域（領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅおよび領域Ｆ）では、磁束の向きが同じ向きになるため、磁束同士が強め合っている。この場合、この外方領域での磁束は、電源装置を構成する他の電子部品に漏れ出して、この他の電子部品に対して輻射ノイズとして干渉する（例えば、他の電子部品においてノイズを発生させたり、誤動作させたりする）虞がある。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、隣り合う２つのトランスからその外方領域へ漏れ出す磁束を低減し得る電源装置、およびこの電源装置を備えた医療システムを提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明に係る電源装置は、一次側コイルおよび二次側コイルが磁性コアに形成された同一仕様のトランスが実装された同一仕様の２つの電源モジュールと、前記２つの電源モジュールの前記一次側コイルに同一電圧値の直流電圧を断続的に印加するスイッチング部とを備え、前記２つの電源モジュールは、一方の電源モジュールの前記一次側コイルにおける長さ方向に沿った一方の端部と他方の電源モジュールの前記一次側コイルにおける長さ方向に沿った２つの端部のうちの前記一方の電源モジュールの前記一次側コイルにおける他方の端部に対応する端部とが互いに対向する状態で同じ向きに並設され、前記スイッチング部は、前記２つの電源モジュールの前記一次側コイルのうちの一方の一次側コイルに対して、他方の一次側コイルへの前記直流電圧の印加の周期と同じ周期で、かつ位相が１８０°ずれた状態で前記直流電圧を印加する。

これにより、本発明の電源装置によれば、各一次側コイルの外方領域において、一方の一次側コイルからの磁束と他方の一次側コイルからの磁束とが互いに弱め合う状態にすることができる。また、各電源モジュールから供給される電力が同等のときには、各一次側コイルにおいて発生する各磁束も同等となることから、各一次側コイルの外方領域において、一方の一次側コイルからの磁束と他方の一次側コイルからの磁束とが互いに打ち消し合う状態にすることができる。このため、この電源装置によれば、各一次側コイルにおいて発生する磁束が、各トランスの外部、さらには各電源モジュールの外部に漏れ出すことを十分に低減でき、これにより、この漏れ出した磁束が各電源モジュールの外部に配置された他の電子部品に対して干渉するという事態の発生を十分に低減することができる。

本発明に係る電源装置は、前記スイッチング部は、実質的に０．５のデューティ比で前記２つの電源モジュールの前記一次側コイルに前記直流電圧を印加する。

これにより、この電源装置によれば、直流電圧の印加の周期の１／２の期間（周期Ｔ／２）のほぼ全体に亘って、各一次側コイルの外方領域において一方の一次側コイルからの磁束と他方の一次側コイルからの磁束とが互いに弱め合う状態にすることができる。また、各電源モジュールから供給される電力が同等のときには、双方の磁束が互いに打ち消し合う状態にすることができる。したがって、この電源装置によれば、各一次側コイルにおいて発生する磁束が、各トランスの外部、さらには各電源モジュールの外部に、強い状態で漏れ出す時間を十分に短くすることができるため、この漏れ出した磁束が各電源モジュールの外部に配置された他の電子部品に対して干渉するという事態の発生をより一層低減することができる。

本発明に係る医療システムは、入力ラインに接続される一対の入力端子、当該一対の入力端子に一対の電源ラインを介して接続されると共に前記入力ラインと当該一対の入力端子と当該一対の電源ラインとを介して入力される交流電圧を整流平滑して前記スイッチング部に前記直流電圧として出力する一次側整流平滑部、前記二次側コイルに発生する交流電圧を整流平滑して直流出力電圧として出力する二次側整流平滑部、および前記一対の電源ラインに介装されたヒューズまたはブレーカを備えている上記のいずれかの電源装置と、前記電源装置の後段に接続されると共に当該電源装置からの前記直流出力電圧に基づいて動作する医療機器とを備えている。

したがって、この医療システムによれば、上記の電源装置が一対の電源ラインにヒューズまたはブレーカを備えている構成において、さらに上記のトランスとして強化絶縁されたトランスを備えることで、電源装置単体で医療用規格を取得可能な構成を有することになるため、電源装置の外部（具体的には、電源装置に接続される入力ライン）に絶縁トランスおよびヒューズ（またはブレーカ）を介装することなく、医療用規格を取得可能な構成を実現することができる。また、この医療システムによれば、上記の電源装置を備えたことにより、上記した電源装置単体での効果を奏することができる。

本発明に係る医療システムは、入力ラインに接続される一対の入力端子、当該一対の入力端子に接続されると共に前記入力ラインと当該一対の入力端子とを介して入力される交流電圧を整流平滑して前記スイッチング部に前記直流電圧として出力する一次側整流平滑部、および前記二次側コイルに発生する交流電圧を整流平滑して直流出力電圧として出力する二次側整流平滑部を備えている上記のいずれかの電源装置と、前記入力ラインに介装されたヒューズまたはブレーカと、前記電源装置の後段に接続されると共に当該電源装置からの前記直流出力電圧に基づいて動作する医療機器とを備えている。

したがって、この医療システムによれば、上記の電源装置が上記のトランスとして強化絶縁されたトランスを備えることで、電源装置の外部（具体的には、電源装置に接続される入力ライン）にヒューズ（またはブレーカ）を介装するだけで、医療用規格を取得可能な構成を実現することができる。また、この医療システムによれば、上記の電源装置を備えたことにより、上記した電源装置単体での効果を奏することができる。

本発明に係る医療システムは、入力ラインに接続される一対の入力端子、当該一対の入力端子に一対の電源ラインを介して接続されると共に前記入力ラインと当該一対の入力端子と当該一対の電源ラインとを介して入力される交流電圧を整流平滑して前記スイッチング部に前記直流電圧として出力する一次側整流平滑部、前記二次側コイルに発生する交流電圧を整流平滑して直流出力電圧として出力する二次側整流平滑部、および前記一対の電源ラインのうちの一方の電源ラインに介装された第１ヒューズまたは第１ブレーカを備えている上記のいずれかの電源装置と、前記一対の電源ラインのうちの他方の電源ラインに前記入力端子を介して接続される前記入力ラインに介装された第２ヒューズまたは第２ブレーカと、前記電源装置の後段に接続されると共に当該電源装置からの前記直流出力電圧に基づいて動作する医療機器とを備えている。

したがって、この医療システムによれば、上記の電源装置が上記のトランスとして強化絶縁されたトランスを備えることで、一方の電源ラインに介装された第１ヒューズまたは第１ブレーカを内部に備えているため、電源装置の外部（具体的には、電源装置に接続される入力ラインのうちの他方の電源ラインに接続される入力ライン）に第２ヒューズまたは第２ブレーカを介装するだけで、医療用規格を取得可能な構成を実現することができる。また、この医療システムによれば、上記の電源装置を備えたことにより、上記した電源装置単体での効果を奏することができる。

本発明によれば、隣り合う２つのトランスの各一次側コイルにおいて発生する磁束が、各トランスの外部、さらには各電源モジュールの外部に漏れ出すことを十分に低減することができる。

電源装置１の構成を示す構成図である。 各電源モジュール４_１，４_２の絶縁トランス１２_１，１２_２についての構造を説明するための分解斜視図である。 タイミング信号Ｓｔｍ_１，Ｓｔｍ_２、および各駆動信号Ｓｄ１，Ｓｄ２，Ｓｄ３，Ｓｄ４のタイミングを説明するための波形図である。 各電源モジュール４_１，４_２の配設状態を説明するための斜視図である。 電源装置１の各絶縁トランス１２_１，１２_２における一次側コイル３１_１，３１_２に生じる磁束の発生状態を説明するための説明図である。 電源装置１を備えた医療システムＭＥＳ１の構成図である。 電源装置１を備えた医療システムＭＥＳ２の構成図である。 電源装置１を備えた医療システムＭＥＳ３の構成図である。 従来の電源装置の各トランスにおける一次側コイル８１，８２に生じる磁束の発生状態を説明するための説明図である。

以下、電源装置および医療システムの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

最初に、電源装置の一例としての電源装置１の構成について図１を参照して説明する。この電源装置１は、一例として、一対の入力端子２ａ，２ｂ（以下、特に区別しないときには入力端子２ともいう）、一次側整流平滑部３、中間バスコンバータとしての複数の絶縁型の電源モジュール４（本例では一例として、２つの電源モジュール４_１，４_２。特に区別しないときには、電源モジュール４ともいう）、各電源モジュール４に対応して配設されると共に対応する電源モジュール４の出力電圧Ｖｏが供給される中間バス５（本例では一例として、電源モジュール４_１から出力電圧Ｖｏ_１が供給される中間バス５_１、および電源モジュール４_２から出力電圧Ｖｏ_２が供給される中間バス５_２の２つ）、各中間バス５に接続された１または２以上の非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、単にコンバータともいう。本例では一例として、中間バス５_１に接続されたｎ個のコンバータ６_１，・・・，６_ｎ、および中間バス５_２に接続されたｍ個のコンバータ７_１，・・・，７_ｍ）、および各電源モジュール４（本例では２つの電源モジュール４_１，４_２）に対してスイッチング動作のためのタイミング信号Ｓｔｍ（本例では、２つのタイミング信号Ｓｔｍ_１，Ｓｔｍ_２）を出力する制御部８を備えている。

この構成により、電源装置１は、入力端子２ａ，２ｂ間に入力される交流電圧Ｖａｃに基づいて、各コンバータ６_１，・・・，６_ｎに接続された負荷ＬＤ１_１，・・・，ＬＤ１_ｎに供給するための直流電圧Ｖｏｕｔ１_１，・・・，Ｖｏｕｔ１_ｎを出力すると共に、各コンバータ７_１，・・・，７_ｍに接続された負荷ＬＤ２_１，・・・，ＬＤ２_ｍに供給するための直流電圧Ｖｏｕｔ２_１，・・・，Ｖｏｕｔ２_ｍを出力する。

一次側整流平滑部３は、例えば、整流ダイオードで構成されたブリッジ形整流回路と、コイルおよびコンデンサで構成された平滑回路とで構成されて、入力端子２ａ，２ｂから一対の電源ライン７３，７４を経由して入力される交流電圧Ｖａｃを直流電圧Ｖｉに変換して出力する。なお、この一次側整流平滑部３については、力率改善回路（ＰＦＣ）を含む構成にしてもよいのは勿論である。

電源モジュール４_１，４_２は、同一に構成されて、直流電圧Ｖｉを入力すると共に、この直流電圧Ｖｉを対応する中間バス５_１，５_２に供給（出力）する中間バス電圧としての出力電圧Ｖｏ_１，Ｖｏ_２にそれぞれ変換して出力する。具体的には、電源モジュール４_１，４_２は、一例として、スイッチング部１１_１，１１_２、トランスとしての絶縁トランス１２_１，１２_２、および二次側整流平滑部１３_１，１３_２を備え、これら各構成要素が回路基板１４_１，１４_２（図２参照）に実装されて構成されている。以下、電源モジュール４_１，４_２の具体的な構成について、電源モジュール４_１を例に挙げて説明する。

スイッチング部１１_１は、ハーフブリッジ方式やフルブリッジ方式のスイッチング回路を構成する偶数個のスイッチ素子（本例では一例として、図１に示すように、ハーフブリッジ方式のスイッチング回路を構成するハイサイドのスイッチ素子２１_１およびローサイドのスイッチ素子２２_１）と、各スイッチ素子２１_１，２２_１をオン・オフ駆動するための駆動信号Ｓｄ１，Ｓｄ２を出力する駆動回路２３_１とを備えて構成されて、図２に示すように、回路基板１４_１に実装されている。

駆動回路２３_１は、制御部８から出力されるタイミング信号Ｓｔｍ_１（本例では、図３に示すように、一定の周期Ｔで、かつデューティ比が実質的に０．５に固定されたパルス電圧信号）に基づき、タイミング信号Ｓｔｍ_１と同期した駆動信号Ｓｄ１と、タイミング信号Ｓｔｍ_１と位相が１８０°ずれた駆動信号Ｓｄ２とを生成して、駆動信号Ｓｄ１をスイッチ素子２１_１に出力し、駆動信号Ｓｄ２をスイッチ素子２２_１に出力する。なお、理解の容易のため、駆動信号Ｓｄ１，Ｓｄ２の各デューティ比は実質的に０．５としている（固定デューティとしている）が、この駆動信号Ｓｄ１，Ｓｄ２によって駆動されるスイッチ素子２１_１，２２_１が同時にオン状態にならないように、駆動信号Ｓｄ１，Ｓｄ２ではデッドタイムが確保されているものとする。

この構成により、スイッチング部１１_１は、スイッチ素子２１_１，２２_１が対応する駆動信号Ｓｄ１，Ｓｄ２に基づいて周期Ｔ／２毎に交互にオン・オフ動作する（オン状態およびオフ状態に移行する）ことにより、絶縁トランス１２_１の後述する一次側コイル３１_１に同一電圧値の直流電圧（直流電圧Ｖｉの電圧値の１／２の電圧値の直流電圧）を、周期Ｔ／２毎に極性を反転させつつ断続的に印加する。したがって、このスイッチング部１１_１を備えた電源モジュール４_１は、開ループ制御型の電圧電源装置として機能する。

絶縁トランス１２_１は、一次側コイル３１_１および二次側コイル３２_１（本例では一例として、センタータップを有する構成であるが、この構成に限定されるものではなく、センタータップを有しない構成であってもよい）が磁性コア３３_１に形成されて構成されている。

本例では一例として、図２に示すように、ＵＵ型コア３３ａ，３３ｂで構成された磁性コア３３_１の一対の脚部を挿通させるための２つの挿通孔４１_１，４２_１が回路基板１４_１に形成されて、一次側コイル３１_１は、回路基板１４_１における挿通孔４１_１の周縁部位に渦巻き状に形成された配線パターンによって平面コイルとして構成されている。また、一次側コイル３１_１については、この構成に限らず、積層基板の各層に同心円状（または同じ中心軸の矩形状）に形成された複数のパターン（積層パターン）で構成された基板コイルで構成することも可能である。また、二次側コイル３２_１は、回路基板１４_１における挿通孔４２_１の周縁部位に渦巻き状に形成された配線パターンによって平面コイルとして構成されている。磁性コア３３_１は、図２に示すように、回路基板１４_１の一方の面側（同図中では上面側）から各脚部が挿通孔４１_１，４２_１に挿入されたＵＵ型コア３３ａと、回路基板１４_１の他方の面側（同図中では下面側）から各脚部が挿通孔４１_１，４２_１に挿入されたＵＵ型コア３３ｂとが組み合わされて構成されて、一次側コイル３１_１と二次側コイル３２_１とを磁気的に結合させる。なお、磁性コア３３_１は、例えば、回路基板１４_１に接着剤やポッティング剤などで固定されている。

なお、磁性コア３３_１は、ＵＵ型コア３３ａ，３３ｂに代えて、ＵＩ型コアや、ＥＥ型コアやＥＩ型コアなど種々のコアで構成してもよいのは勿論である。この場合、ＥＥ型コアやＥＩ型コアで磁性コア３３_１を構成する場合であって、上記したように一次側コイル３１_１および二次側コイル３２_１を配線パターンで形成するときには、図示はしないが、磁性コア３３_１の一対の側脚および１つの中脚を挿通させるための挿通孔を回路基板１４_１に３つ形成し、このうちの中脚が挿通される１つの挿通孔（真中の挿通孔）の周縁部位に渦巻き状に形成された配線パターンによって一次側コイル３１_１および二次側コイル３２_１をそれぞれ平面コイルとして構成する。

二次側整流平滑部１３_１は、例えば、整流ダイオードで構成されたセンタータップ形整流回路と、コイルおよびコンデンサで構成された平滑回路とで構成されて、図２に示すように、回路基板１４_１に実装されている。また、ブリッジ形整流回路は、回路基板１４_１に形成された配線パターンを介して二次側コイル３２_１に接続されている。この構成により、二次側整流平滑部１３_１は、二次側コイル３２_１に誘起される交流電圧を整流平滑することで直流電圧としての出力電圧Ｖｏ_１に変換して、回路基板１４_１に実装されている不図示の出力コネクタに出力する。この出力コネクタは、不図示のケーブルを介して中間バス５_１に接続されているため、出力電圧Ｖｏ_１は中間バス５_１に出力される。

電源モジュール４_２は、図１，２に示すように、電源モジュール４_１を構成する上記のスイッチング部１１_１（スイッチ素子２１_１，２２_１および駆動回路２３_１）、絶縁トランス１２_１（一次側コイル３１_１、二次側コイル３２_１および磁性コア３３_１）、および二次側整流平滑部１３_１とそれぞれ同一構成のスイッチング部１１_２（ハイサイドのスイッチ素子２１_２、ローサイドのスイッチ素子２２_２および駆動回路２３_２）、絶縁トランス１２_２（一次側コイル３１_２、二次側コイル３２_２および磁性コア３３_２）、および二次側整流平滑部１３_２を備えて、上記したように電源モジュール４_１と同一に構成されているため、電源モジュール４_２の詳細な説明は省略する。

なお、電源モジュール４_２では、駆動回路２３_２は、制御部８から出力されるタイミング信号Ｓｔｍ_２（本例では、図３に示すように、タイミング信号Ｓｔｍ_１と位相が１８０°ずれた信号）に基づき、タイミング信号Ｓｔｍ_２と同期した駆動信号Ｓｄ３と、タイミング信号Ｓｔｍ_２と位相が１８０°ずれた駆動信号Ｓｄ４とを生成して、駆動信号Ｓｄ３をスイッチ素子２１_２（電源モジュール４_１のスイッチ素子２１_１に対応するスイッチ素子）に出力し、駆動信号Ｓｄ４をスイッチ素子２２_２（電源モジュール４_１のスイッチ素子２２_１に対応するスイッチ素子）に出力する。また、電源モジュール４_２では、回路基板１４_２に実装されている出力コネクタは、不図示のケーブルを介して中間バス５_２に接続されているため、電源モジュール４_２で生成される出力電圧Ｖｏ_２は中間バス５_２に出力される。

また、このような同一仕様の電源モジュール４_１，４_２は、図４に示すように、１つのラック（またはケース、または筐体等）５１内に、同じ向きで、かつ近接した状態で並設されて実装されている。なお、同図では、理解の容易のため、電源モジュール４_１，４_２は実際の実装状態よりも互いに離した状態（距離を空けた状態）で図示している。このため、電源モジュール４_１，４_２のうちの一方の電源モジュール（電源モジュール４_１）の一次側コイル３１_１における長さ方向（一次側コイル３１_１の軸線方向。本例では、一次側コイル３１_１は回路基板１４_１に形成された配線パターンで構成された平面コイルであるため、回路基板１４_１の厚み方向（図２，４に示す矢印Ｗ方向））に沿った一方の端部（図２，４中における回路基板１４_１の一方の表面ＳＵ１側の端部）と、他方の電源モジュール（電源モジュール４_２）の一次側コイル３１_２における長さ方向（一次側コイル３１_２の軸線方向。一次側コイル３１_２も回路基板１４_２に形成された配線パターンで構成された平面コイルであるため、回路基板１４_２の厚み方向（図２，４に示す矢印Ｗ方向））に沿った２つの端部（回路基板１４_２の一方の表面ＳＵ３側の端部と他方の表面ＳＵ４側の端部）のうちの一方の電源モジュール（電源モジュール４_１）の一次側コイル３１_１における他方の端部（回路基板１４_１の他方の表面ＳＵ２側の端部）に対応する端部（他方の表面ＳＵ４側の端部）とが互いに対向する状態となっている。

また、電源モジュール４_１，４_２は、図４に示す並設状態において、一次側コイル３１_１の軸線ＣＬ_１と、一次側コイル３１_２の軸線ＣＬ_２とは、共に、同一の仮想直線上に位置した状態となっている。

なお、本例の電源モジュール４_１，４_２は、上記したように、対応するスイッチング部１１_１，１１_２をそれぞれ含んで構成されているが、この構成に限定されるものではなく、スイッチング部１１_１，１１_２と電源モジュール４_１，４_２とを別体に構成してもよい。

中間バス５_１は、このバスに接続されたコンバータ６_１，・・・，６_ｎに対して、電源モジュール４_１から出力される出力電圧Ｖｏ_１を供給する。また、中間バス５_２は、このバスに接続されたコンバータ７_１，・・・，７_ｍに対して、電源モジュール４_２から出力される出力電圧Ｖｏ_２を供給する。

各コンバータ６_１，・・・，６_ｎは、例えば、閉ループ制御型の定電圧電源装置としてそれぞれ機能して、中間バス５_１から供給される共通の出力電圧Ｖｏ_１に基づいて、対応する（接続された）負荷ＬＤ１_１，・・・，ＬＤ１_ｎに供給するための直流電圧Ｖｏｕｔ１_１，・・・，Ｖｏｕｔ１_ｎを予め規定された電圧値で生成して出力する。また、各コンバータ７_１，・・・，７_ｍも、閉ループ制御型の定電圧電源装置としてそれぞれ機能して、中間バス５_２から供給される共通の出力電圧Ｖｏ_２に基づいて、対応する（接続された）負荷ＬＤ２_１，・・・，ＬＤ２_ｍに供給するための直流電圧Ｖｏｕｔ２_１，・・・，Ｖｏｕｔ２_ｍを予め規定された電圧値で生成して出力する。

制御部８は、例えば、一定の周期Ｔで、かつデューティ比が実質的に０．５に固定されたパルス電圧信号を生成してタイミング信号Ｓｔｍ_１として出力する発振回路６１と、タイミング信号Ｓｔｍ_１を入力すると共に位相を１８０°ずらしてタイミング信号Ｓｔｍ_２として出力する反転回路６２とを備えて構成されている。

次に、電源装置１の動作について説明する。

電源装置１では、一次側整流平滑部３が、交流電圧Ｖａｃを直流電圧Ｖｉに変換して、各電源モジュール４_１，４_２に出力する。また、制御部８が、一定の周期Ｔで、かつデューティ比が実質的に０．５に固定されたタイミング信号Ｓｔｍ_１と、このタイミング信号Ｓｔｍ_１と位相が１８０°ずれたタイミング信号Ｓｔｍ_２とを生成して、タイミング信号Ｓｔｍ_１については電源モジュール４_１に出力し、タイミング信号Ｓｔｍ_２については電源モジュール４_２に出力する。

この状態において、電源モジュール４_１では、駆動回路２３_１が、タイミング信号Ｓｔｍ_１に基づいて図３に示すタイミングで駆動信号Ｓｄ１，Ｓｄ２を生成して、スイッチ素子２１_１，２２_１に出力する。また、スイッチ素子２１_１，２２_１は、対応する駆動信号Ｓｄ１，Ｓｄ２により、同図に示すタイミングでオン・オフ駆動されることで、絶縁トランス１２_１の一次側コイル３１_１に直流電圧（直流電圧Ｖｉの電圧値の１／２の電圧値の直流電圧）を、周期Ｔ／２毎に極性を反転させつつ断続的に印加する。これにより、絶縁トランス１２_１の二次側コイル３２_１には、極性が周期Ｔ／２毎に反転する交流電圧が発生し、二次側整流平滑部１３_１は、この交流電圧を整流平滑することで出力電圧Ｖｏ_１に変換して、対応する中間バス５_１に出力する。この結果、中間バス５_１から各コンバータ６_１，・・・，６_ｎに出力電圧Ｖｏ_１が供給される。また、各コンバータ６_１，・・・，６_ｎは、出力電圧Ｖｏ_１に基づいて、対応する負荷ＬＤ１_１，・・・，ＬＤ１_ｎのための直流電圧Ｖｏｕｔ１_１，・・・，Ｖｏｕｔ１_ｎを生成して、負荷ＬＤ１_１，・・・，ＬＤ１_ｎに出力する。

一方、電源モジュール４_２では、駆動回路２３_２が、タイミング信号Ｓｔｍ_２に基づいて図３に示すタイミングで駆動信号Ｓｄ３，Ｓｄ４を生成して、スイッチ素子２１_２，２２_２に出力する。また、スイッチ素子２１_２，２２_２は、対応する駆動信号Ｓｄ３，Ｓｄ４により、同図に示すタイミングでオン・オフ駆動される（スイッチ素子２２_２は、スイッチ素子２１_１と同じタイミングでオン・オフ駆動され、スイッチ素子２１_２は、スイッチ素子２２_１と同じタイミングでオン・オフ駆動される）ことで、絶縁トランス１２_２の一次側コイル３１_２に直流電圧（直流電圧Ｖｉの電圧値の１／２の電圧値の直流電圧）を、周期Ｔ／２毎に極性を反転させつつ断続的に印加する。

この場合、上記したように、スイッチ素子２２_２は、スイッチ素子２１_１と同じタイミングでオン・オフ駆動され、スイッチ素子２１_２は、スイッチ素子２２_１と同じタイミングでオン・オフ駆動されるため、絶縁トランス１２_２の一次側コイル３１_２には、一次側コイル３１_１に印加される直流電圧とは逆の極性で直流電圧が印加される。これにより、絶縁トランス１２_２の二次側コイル３２_２には、極性が周期Ｔ／２毎に反転する交流電圧が、絶縁トランス１２_１の二次側コイル３２_１に発生する交流電圧とは極性が常に逆になる状態で発生する。二次側整流平滑部１３_２は、この交流電圧を整流平滑することで出力電圧Ｖｏ_２に変換して、対応する中間バス５_２に出力する。この結果、中間バス５_２から各コンバータ７_１，・・・，７_ｍに出力電圧Ｖｏ_２が供給される。また、各コンバータ７_１，・・・，７_ｍは、出力電圧Ｖｏ_２に基づいて、対応する負荷ＬＤ２_１，・・・，ＬＤ２_ｍのための直流電圧Ｖｏｕｔ２_１，・・・，Ｖｏｕｔ２_ｍを生成して、負荷ＬＤ２_１，・・・，ＬＤ２_ｍに出力する。

このようにして動作している電源モジュール４_１，４_２は、図４に示すように、同じ向きで、かつ近接した状態で並設されている（本例では一例として、１つのラック５１内に、同じ向きで、かつ近接した状態で並設されて実装されている）ことから、電源モジュール４_１，４_２では、上記したように、絶縁トランス１２_１の一次側コイル３１_１における長さ方向（矢印Ｗ方向）に沿った一方の端部と、絶縁トランス１２_２の一次側コイル３１_２における長さ方向（矢印Ｗ方向）に沿った２つの端部のうちの一次側コイル３１_１における他方の端部に対応する端部とが互いに対向する状態となっている。さらには、絶縁トランス１２_１における一次側コイル３１_１の軸線ＣＬ_１と絶縁トランス１２_２における一次側コイル３１_２の軸線ＣＬ_２とが、同一の仮想直線上に位置した状態となっている。また、電源モジュール４_１，４_２では、上記したように、絶縁トランス１２_１における一次側コイル３１_１には、極性が周期Ｔ／２毎に反転する交流電圧が印加され、絶縁トランス１２_２における一次側コイル３１_２には、一次側コイル３１_１に印加されるこの直流電圧とは逆の極性で直流電圧が印加される。

これにより、この２つの一次側コイル３１_１，３１_２を、理解の容易のため、図５に示すように模式的に表して、一次側コイル３１_１，３１_２において発生する各磁束の状態（１つの周期Ｔ／２での磁束の状態）を同図に模式的に示すと、一次側コイル３１_１，３１_２における互いに対向する端部間（一次側コイル３１_１の右端部と一次側コイル３１_２の左端部との間）の領域Ａでは、磁束の向きが同じ向きになるため、磁束同士が強め合っている。一方、この領域Ａ以外の一次側コイル３１_１，３１_２の外方領域（領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅおよび領域Ｆ）では、磁束の向きが逆向きになるため、磁束同士が弱め合っている。なお、図５では、一次側コイル３１_１の磁束については、実線で示すと共にその向きを白抜きの矢印で示し、一次側コイル３１_２の磁束については、破線で示すと共にその向きをハッチングを付した矢印で示している。この場合、電源モジュール４_１，４_２が、対応する中間バス５_１，５_２に供給する電力が同等のときには、一次側コイル３１_１，３１_２において発生する各磁束も同等となることから、一次側コイル３１_１，３１_２の外方領域（領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅおよび領域Ｆ）では、磁束はほぼ打ち消された状態になる。

また、次の周期Ｔ／２では、各磁束の向きは図５に示す向きとは逆向きになるが、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅおよび領域Ｆでの各磁束の向きの状態（同じ向きになるか、逆向きになるか）は維持される。

これにより、電源装置１では、一次側コイル３１_１，３１_２において発生する磁束が、絶縁トランス１２_１，１２_２の外部、さらには電源モジュール４_１，４_２の外部に漏れ出すことを低減できることから、漏れ出した磁束が電源モジュール４_１，４_２の外部に配置された他の電子部品に対して輻射ノイズとして干渉する（例えば、他の電子部品においてノイズを発生させたり、誤動作させたりする）という事態の発生を大幅に低減することが可能となっている。

このように、この電源装置１では、一次側コイル３１_１および二次側コイル３２_１を有する絶縁トランス１２_１が実装された電源モジュール４_１と、一次側コイル３１_２および二次側コイル３２_２を有する絶縁トランス１２_２（絶縁トランス１２_１と同一仕様）が実装された電源モジュール４_２（電源モジュール４_１と同一仕様）とを備え、２つの電源モジュール４_１，４_２は、一方の電源モジュール４_１の一次側コイル３１_１における長さ方向に沿った一方の端部と他方の電源モジュール４_２の一次側コイル３１_２における長さ方向に沿った２つの端部のうちの一方の電源モジュール４_１の一次側コイル３１_１における他方の端部に対応する端部とが互いに対向する状態で同じ向きに並設され、スイッチング部１１_１，１１_２は、一方の一次側コイル３１_１に対して、他方の一次側コイル３１_２への直流電圧（直流電圧Ｖｉの電圧値の１／２の電圧値の直流電圧）の印加の周期と同じ周期で、かつ位相が１８０°ずれた状態で直流電圧（直流電圧Ｖｉの電圧値の１／２の電圧値の直流電圧）を印加する。

したがって、この電源装置１によれば、一次側コイル３１_１，３１_２の外方領域（領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅおよび領域Ｆ）において、一次側コイル３１_１からの磁束と一次側コイル３１_２からの磁束とが互いに弱め合う状態にすることができる。また、電源モジュール４_１，４_２が各中間バス５_１，５_２に供給する電力が同等のときには、一次側コイル３１_１，３１_２において発生する各磁束も同等となることから、一次側コイル３１_１，３１_２の外方領域（領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅおよび領域Ｆ）において、一次側コイル３１_１からの磁束と一次側コイル３１_２からの磁束とが互いに打ち消し合う状態にすることができる。このため、この電源装置１によれば、一次側コイル３１_１，３１_２において発生する磁束が、絶縁トランス１２_１，１２_２の外部、さらには電源モジュール４_１，４_２の外部に漏れ出すことを十分に低減でき、これにより、この漏れ出した磁束が電源モジュール４_１，４_２の外部に配置された他の電子部品に対して干渉するという事態の発生を十分に低減することができる。

また、この電源装置１によれば、各スイッチング部１１_１，１１_２が実質的に０．５のデューティ比で対応する一次側コイル３１_１，３１_２に上記の直流電圧を印加する構成のため、各周期Ｔ／２のほぼ全体に亘って、一次側コイル３１_１，３１_２の外方領域（領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅおよび領域Ｆ）において一次側コイル３１_１からの磁束と一次側コイル３１_２からの磁束とが互いに弱め合う状態にすることができる。また、電源モジュール４_１，４_２が各中間バス５_１，５_２に供給する電力が同等のときには、双方の磁束が互いに打ち消し合う状態にすることができる。したがって、この電源装置１によれば、一次側コイル３１_１，３１_２において発生する磁束が、絶縁トランス１２_１，１２_２の外部、さらには電源モジュール４_１，４_２の外部に、強い状態で漏れ出す量を十分に小さくすることができるため、この漏れ出した磁束が電源モジュール４_１，４_２の外部に配置された他の電子部品に対して干渉するという事態の発生をより一層低減することができる。

なお、発明の理解を容易にするため、同一仕様の２つの電源モジュール４_１，４_２が図４に示すように、同じ向きで、かつ近接した状態で矢印Ｗ方向に沿って並設された構成を例に挙げて説明したが、図示はしないが、この電源モジュール４_１，４_２と同一仕様の他の電源モジュールが１または２以上、同じ向きで、かつ近接した状態で矢印Ｗ方向に沿って並設された構成においても、並設されたこれらの電源モジュールのうちの隣り合う一対の電源モジュールに着目したときに、この一対の電源モジュールが上記した電源モジュール４_１，４_２と同じ状態になるようにすることで、電源モジュール４_１，４_２およびこれらに並設された他の電源モジュールの外部に漏れ出す磁界を低減することが可能となる。

この電源装置１は、各負荷ＬＤ１_１，・・・，ＬＤ１_ｎおよび各負荷ＬＤ２_１，・・・，ＬＤ２_ｍのうちの少なくとも１つを医療機器とすることで、医療システムに用いることができる。

以下において、この電源装置１を備えた医療システムＭＥＳ１について、図６を参照して説明する。なお、電源装置１の各絶縁トランス１２_１，１２_２は、医療用規格に合致した絶縁性能を有している（強化絶縁されている）ものとする。また、コンバータ６_１，・・・，６_ｎおよびコンバータ７_１，・・・，７_ｍのうちの少なくとも１つには、対応する負荷ＬＤ１または負荷ＬＤ２として、医療機器が接続されているものとする。また、電源装置１の筐体Ｈには、接地のためのＦＧラインが接続されているものとする。

この場合、電源装置１は、入力ライン（Ｌ相ライン，Ｎ相ライン）間から供給される交流電圧Ｖａｃを一対の入力端子２ａ，２ｂを介して入力して動作する。このため、電源装置１は、上記したようにその内部に、一対の入力端子２ａ，２ｂに一対の電源ライン７３，７４を介して接続された整流平滑部としての一次側整流平滑部３を備え、この一次側整流平滑部３が、入力ラインＬ，Ｎと一対の入力端子２ａ，２ｂと一対の電源ライン７３，７４とを介して入力される交流電圧Ｖａｃを整流平滑して直流電圧Ｖｉを生成して、各電源モジュール４_１，４_２に出力するように構成されている。また、電源装置１は、その内部に、一対の電源ライン７３，７４に介装されたヒューズ７６（またはブレーカ）を備えている。

この電源装置１を備えた医療システムＭＥＳ１によれば、電源装置１が、上記のように強化絶縁された絶縁トランス１２_１，１２_２とヒューズ７６とを備えて単体で医療用規格を取得可能な構成を有しているため、電源装置１の外部（具体的には、電源装置１に接続される入力ライン（Ｌ相ライン，Ｎ相ライン））に絶縁トランスおよびヒューズ（またはブレーカ）を介装することなく、医療用規格を取得可能な構成を実現することができる。また、この医療システムＭＥＳ１によれば、電源装置１を備えたことにより、上記した電源装置１単体での効果を奏することができる。

また、上記の医療システムＭＥＳ１では、電源装置１が内部にヒューズ７６（またはブレーカ）を備える構成であったが、内部にヒューズ７６（またはブレーカ）を備えていない電源装置１で医療システムを構成することもできる。以下、この構成を採用した医療システムＭＥＳ２について図７を参照して説明する。なお、上記した医療システムＭＥＳ１と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明については省略し、医療システムＭＥＳ１と相違する構成について主として説明する。

この医療システムＭＥＳ２では、ヒューズ７６（またはブレーカ）は、図７に示すように、入力ライン（Ｌ相ライン，Ｎ相ライン）に介装されている。この構成により、入力ライン（Ｌ相ライン，Ｎ相ライン）間から供給される交流電圧Ｖａｃは、ヒューズ７６（またはブレーカ）を介して電源装置１の入力端子２ａ，２ｂに入力される。

この電源装置１を備えた医療システムＭＥＳ２によれば、電源装置１が、上記のように強化絶縁された絶縁トランス１２_１，１２_２を備えているため、電源装置１の外部（具体的には、電源装置１に接続される入力ライン（Ｌ相ライン，Ｎ相ライン））にヒューズ７６（またはブレーカ）を介装するだけで、医療用規格を取得可能な構成を実現することができる。また、この医療システムＭＥＳ２によれば、電源装置１を備えたことにより、上記した電源装置１単体での効果を奏することができる。

また、上記の医療システムＭＥＳ１，ＭＥＳ２では、電源装置１の内部および外部のいずれか一方にのみヒューズ７６（またはブレーカ）を介装する構成であったが、電源装置１の内部および外部の双方にヒューズ７６（またはブレーカ）を介装する構成を採用することもできる。以下、この構成を採用した医療システムＭＥＳ３について図８を参照して説明する。なお、上記した医療システムＭＥＳ１，ＭＥＳ２と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明については省略し、医療システムＭＥＳ１，ＭＥＳ２と相違する構成について主として説明する。

この医療システムＭＥＳ３では、電源装置１は、一対の電源ライン７３，７４のうちの一方の電源ライン（本例では一例として、電源ライン７４）に介装された第１ヒューズとしてのヒューズ７６_１（または第１ブレーカとしてのブレーカ）を内部に備えている。また、電源装置１の外部には、一対の電源ライン７３，７４のうちの他方の電源ライン（本例では一例として、電源ライン７３）に入力端子（本例では、入力端子２ａ）を介して接続される入力ライン（本例では、Ｌ相ライン）に介装された状態で、第２ヒューズとしてのヒューズ７６_２（または第２ブレーカとしてのブレーカ）が配設されている。なお、図示はしないが、第１ヒューズとしてのヒューズ７６_１（または第１ブレーカとしてのブレーカ）を電源ライン７３に介装し、これに対応して、第２ヒューズとしてのヒューズ７６_２（または第２ブレーカとしてのブレーカ）をＮ相ラインに介装する構成を採用することもできる。

この電源装置１を備えた医療システムＭＥＳ３によれば、電源装置１が、上記のように強化絶縁された絶縁トランス１２_１，１２_２と一方の電源ライン（電源ライン７４または電源ライン７３）に介装されたヒューズ７６_１（ブレーカ）とを内部に備えているため、電源装置１の外部（具体的には、電源装置１に接続される入力ライン（Ｌ相ライン，Ｎ相ライン）のうちの他方の電源ラインに接続される入力ライン（Ｌ相ラインまたはＮ相ライン））に他のヒューズ７６_２（またはブレーカ）を介装するだけで、医療用規格を取得可能な構成を実現することができる。また、この医療システムＭＥＳ３によれば、電源装置１を備えたことにより、上記した電源装置１単体での効果を奏することができる。

１ 電源装置
４_１，４_２ 電源モジュール
１１_１，１１_２ スイッチング部
１２_１，１２_２ 絶縁トランス
３１_１，３１_２ 一次側コイル
３２_１，３２_２ 二次側コイル
３３_１，３３_２ 磁気コア

Claims (5)

1. 一次側コイルおよび二次側コイルが磁性コアに形成された同一仕様のトランスが実装された同一仕様の２つの電源モジュールと、
   前記２つの電源モジュールの前記一次側コイルに同一電圧値の直流電圧を断続的に印加するスイッチング部とを備え、
   前記２つの電源モジュールは、一方の電源モジュールの前記一次側コイルにおける長さ方向に沿った一方の端部と他方の電源モジュールの前記一次側コイルにおける長さ方向に沿った２つの端部のうちの前記一方の電源モジュールの前記一次側コイルにおける他方の端部に対応する端部とが互いに対向する状態で同じ向きに並設され、
   前記スイッチング部は、前記２つの電源モジュールの前記一次側コイルのうちの一方の一次側コイルに対して、他方の一次側コイルへの前記直流電圧の印加の周期と同じ周期で、かつ位相が１８０°ずれた状態で前記直流電圧を印加する電源装置。
2. 前記スイッチング部は、実質的に０．５のデューティ比で前記２つの電源モジュールの前記一次側コイルに前記直流電圧を印加する請求項１記載の電源装置。
3. 入力ラインに接続される一対の入力端子、当該一対の入力端子に一対の電源ラインを介して接続されると共に前記入力ラインと当該一対の入力端子と当該一対の電源ラインとを介して入力される交流電圧を整流平滑して前記スイッチング部に前記直流電圧として出力する一次側整流平滑部、前記二次側コイルに発生する交流電圧を整流平滑して直流出力電圧として出力する二次側整流平滑部、および前記一対の電源ラインに介装されたヒューズまたはブレーカを備えている請求項１または２記載の電源装置と、
   前記電源装置の後段に接続されると共に当該電源装置からの前記直流出力電圧に基づいて動作する医療機器とを備えている医療システム。
4. 入力ラインに接続される一対の入力端子、当該一対の入力端子に接続されると共に前記入力ラインと当該一対の入力端子とを介して入力される交流電圧を整流平滑して前記スイッチング部に前記直流電圧として出力する一次側整流平滑部、および前記二次側コイルに発生する交流電圧を整流平滑して直流出力電圧として出力する二次側整流平滑部を備えている請求項１または２記載の電源装置と、
   前記入力ラインに介装されたヒューズまたはブレーカと、
   前記電源装置の後段に接続されると共に当該電源装置からの前記直流出力電圧に基づいて動作する医療機器とを備えている医療システム。
5. 入力ラインに接続される一対の入力端子、当該一対の入力端子に一対の電源ラインを介して接続されると共に前記入力ラインと当該一対の入力端子と当該一対の電源ラインとを介して入力される交流電圧を整流平滑して前記スイッチング部に前記直流電圧として出力する一次側整流平滑部、前記二次側コイルに発生する交流電圧を整流平滑して直流出力電圧として出力する二次側整流平滑部、および前記一対の電源ラインのうちの一方の電源ラインに介装された第１ヒューズまたは第１ブレーカを備えている請求項１または２記載の電源装置と、
   前記一対の電源ラインのうちの他方の電源ラインに前記入力端子を介して接続される前記入力ラインに介装された第２ヒューズまたは第２ブレーカと、
   前記電源装置の後段に接続されると共に当該電源装置からの前記直流出力電圧に基づいて動作する医療機器とを備えている医療システム。

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