JPH04245197A - インバータ式ｘ線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンデンサバンクへの
突入電流を緩和したインバータ式Ｘ線装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】入力交流電源として一般商用電源（５０
Ｈｚ，６０Ｈｚ）を用いた場合でも周波数を高くして脈
動の少ない出力が得られ、かつ高電圧トランスが小型軽
量化でき、また出力制御が容易であるなどの利点がある
ため、従来からインバータ式Ｘ線装置が用いられている
。

【０００３】また、例えば定格Ｘ線出力１５ＫＷのイン
バータ式Ｘ線装置で、装置電源に一般商用電源が使用で
きるように構成しようとした場合、装置の電源効率を仮
に５０％とすると、定格出力を得るのに３０ＫＷの電力
を必要とする。通常、一般商用電源から直に３０ＫＷの
電力を取り出すことは、該電源側のインピーダンスによ
る電圧降下などの問題があって不可能である。

【０００４】そこで、装置内部に１回分のＸ線撮影に必
要な電力を蓄えることができるコンデンサバンクを設け
、一般商用電源に支障を来たさない程度の比較的低い電
力で前記コンデンサバンクを充電し、このコンデンサバ
ンクに蓄積された電力でもってＸ線照射を行うようにし
ている。これによって、比較的低電力の一般商用電源を
利用しての、比較的高出力のＸ線撮影が可能になる。

【０００５】従来のこの種のインバータ式Ｘ線装置にお
いては、前記コンデンサバンクの充電電圧を所定範囲内
に保持するため、充電制御回路を有していた。これは、
前記コンデンサバンクが所定の充電電圧に達したとき充
電をオフし、Ｘ線照射などによって電気エネルギが放出
されて充電電圧が所定の電圧より下降したときに充電を
オンするもので、コンデンサバンクへの電圧印加をオン
，オフする充電開閉器と、この充電開閉器をコンデンサ
バンク充電電圧に応じてオン，オフ制御する開閉制御器
とからなっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、充電
開閉器のオン時のコンデンサバンクへの突入電流による
電源電圧への影響が充分に配慮されているとはいえなか
った。すなわち、透視動作時のように装置が少量のＸ線
を連続して照射する状態にあるときは、前記コンデンサ
バンクへの充電動作が頻発し、充電開閉器が秒のオーダ
ーでオン，オフを繰り返すこととなり、この充電開閉器
がオンする度に比較的大きな突入電流が生じた。このた
め、これが例えば室内照明用の蛍光灯のチラツキなど、
該Ｘ線装置と電源を共通する周辺電気機器に悪影響を及
ぼすことがあるという問題点があった。

【０００７】本発明の目的は、コンデンサバンクへの充
電時の突入電流を緩和し、コンデンサバンク充電動作が
頻発しても本装置と電源を共通する周辺電気機器への影
響を軽減することができるインバータ式Ｘ線装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、入力交流電
源を直流電源に整流する整流器と、この整流器の出力電
圧が充電開閉器を介して印加されるコンデンサバンクと
、このコンデンサバンクの充電電圧を所定範囲内に保持
するために前記充電開閉器をオン，オフ制御する開閉制
御器と、前記コンデンサバンクの充電電圧がチョッパ回
路を介して又は直接に、入力されて交流電圧に変換する
インバータ回路と、このインバータ回路の出力を昇圧し
た後に整流してＸ線管に印加する高電圧回路とを備えて
なるインバータ式Ｘ線装置において、前記コンデンサバ
ンクの充電電圧に応じて前記入力交流電源の導通位相角
を制御する位相制御回路を設けることにより達成される
。

【０００９】

【作用】前記位相制御回路は、コンデンサバンクの充電
電圧に応じてその導通角が制御され、入力交流電源の導
通位相角を制御する。すなわち入力交流電源の導通位相
角を、コンデンサバンクの充電電圧が、前記開閉制御器
で設定された充電電圧範囲の上限に近づくほど狭く、下
限に近づくほど広く制御する。

【００１０】これにより、コンデンサバンクへの充電時
の突入電流が緩和され、コンデンサバンク充電動作が頻
発しても本装置と電源を共通する周辺電気機器への影響
は軽減されることになる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１２】図１は、本発明によるインバータ式Ｘ線装
置の一実施例を示す回路図で、図中１は交流電源、ここ
では一般商用電源、への電源プラグ、２は電源スイッチ
である。

【００１３】３は位相制御回路で、Ｘ線照射に必要な電
気的エネルギを蓄えるコンデンサバンク８の充電電圧に
応じて入力交流電源である前記商用電源の導通位相角を
制御する。通常、装置電源の投入時（電源スイッチ２の
オン時）は、コンデンサバンク８の充電電圧は０Ｖであ
るから前記導通位相角は最も広く、全導通（全開）にな
っているが、その特性の詳細は後述する。

【００１４】４は１次昇圧トランスで、前記コンデンサ
バンク８に効率よく充電を行うため、２次電圧が目的と
する充電完了時電圧よりやや高めに、例えば充電完了時
電圧が３００Ｖならば３５０Ｖに設定されている。５は
１次昇圧トランス４の２次出力を直流に整流する整流器
である。

【００１５】６は整流器５とコンデンサバンク８との間
に挿入された充電開閉器である。７は開閉制御器で、コ
ンデンサバンク８の充電電圧を所定の電圧範囲、例えば
２７０〜３００Ｖの間に保持するために前記充電開閉器
６をオン，オフ制御する。具体的には、コンデンサバン
ク８の電圧が２７０Ｖ以下に放電した場合に閉じ、３０
０Ｖまで充電された場合に開くよう調整されている。

【００１６】９〜１２，ＴＲ１はチョッパ回路ＣＨＯの
構成要素で、これらのうち、９は通電角制御可能なチョ
ッパ用発振回路、１０はその発振回路９の導通角を制御
することで最終的にＸ線スペククトルを制御するための
導通角制御信号（Ｘ線管印加電圧制御信号）、ＴＲ１は
チョッパトランジスタ、１１はチョッパ出力電圧の平滑
用チョークコイル、１２は同平滑コンデンサである。

【００１７】また、１３及び１４はインバータ回路ＩＮ
Ｖの構成要素で、これらのうち、１３は直流を交流に変
換するための例えばフルブリッジ形のスイッチング回路
、１４はスイッチング回路を構成する各スイッチングト
ランジスタのタイミング信号を発生させるインバータ用
発振回路である。

【００１８】１５〜１７は高電圧回路ＨＶの構成要素で
、これらのうち、１５は高圧トランスで、ここでは２次
昇圧トランスとなる。１６は高圧トランス１５の２次出
力を整流する高圧整流器、１７は平滑コンデンサである
。

【００１９】１８はＸ線管、１９はフィラメント加熱用
電源である。

【００２０】ここで、前記位相制御回路３の特性につい
て説明する。図２は、前記コンデンサバンク８の充電電
圧と位相制御回路３の導通位相角との関係を示すグラフ
である。図示するように位相制御回路３の導通位相角は
、コンデンサバンク８の充電電圧を反映するよう、例え
ばコンデンサバンク８の電圧が２７０Ｖ以下の場合は最
も広く、入力交流電源に対して全導通（全開）になるよ
うに調整されている。そして、２７０〜２８０Ｖに上昇
するに従って次第に狭く閉じて行き、２８０Ｖで最も狭
く、入力交流電源に対して全閉となるよう調整されてい
る。

【００２１】なお位相制御回路３の導通位相角を全閉と
しても洩れ電流が生じるため、コンデンサバンク８の充
電電圧は徐々に上昇する。そこで通常、位相制御回路３
の導通位相角の全閉電圧は、前記充電開閉器６の上限の
しきい値（３００Ｖ）より小さい値（２８０Ｖ）に設定
されている。換言すれば充電開閉器６は、ここではチョ
ッパ回路ＣＨＯの入力電圧設定としてよりも、コンデン
サバンク８の過充電保護として機能する。

【００２２】次に上述本発明装置の動作を説明すると、
装置電源は、電源プラグ１から商用電源により供給され
、電源スイッチ２及び位相制御回路３を通して１次昇圧
トランス４に入力される。

【００２３】ここでは、前記コンデンサバンク８の充電
電圧を３００Ｖとしているため、通常１００Ｖ単相の商
用電源から、１次昇圧トランス４で約３５０Ｖまで昇圧
し、整流器５でこれを整流してコンデンサバンク８を充
電する。この時、コンデンサバンク８の充電電圧が次第
に上昇し、３００Ｖ（ここでは位相制御回路３を無視し
て考える。）に達すると充電開閉器６はオフして充電を
停止し、Ｘ線照射などで２７０Ｖ以下に降下したとき、
充電開閉器６はオンして再び充電を開始する。このよう
な充電開閉器６のオン，オフ制御は、開閉制御器７によ
り行われる。このようにして、コンデンサバンク８の充
電電圧を所定範囲（２７０〜３００Ｖ）以内に保持する
ようになっている。

【００２４】このコンデンサバンク８の充電電圧はチョ
ッパ回路ＣＨＯに与えられる。このチョッパ回路ＣＨＯ
は一種のＤＣ−ＤＣコンバータであり、比較的不安定な
前記コンデンサバンク８の電圧から、制御しようとする
管電圧に比例し、しかも比較的安定した直流電圧を作り
出すために設けられているもので、以下にこのチョッパ
回路ＣＨＯの動作を説明する。

【００２５】チョッパ用発振回路９は導通角制御が可能
である。ここで導通角とは、前記発振の周期に対する、
その周期内で信号がオンしている期間の比率をいい、導
通角制御信号１０によってチョッパトランジスタＴＲ１
のオン，オフ比が制御される。チョッパトランジスタＴ
Ｒ１のオン，オフによるパルス電流は、平滑用チョーク
コイル１１と平滑コンデンサ１２により脈動の少ない直
流に平滑される。

【００２６】このときチョッパ回路ＣＨＯの出力電圧は
、およそ入力電圧×（１周期中のオン時間／１周期時間
）により決定されるから、結局、前記導通角制御信号１
０によって管電圧を制御できるようになっている。

【００２７】管電圧に比例した前記平滑コンデンサ１２
の電圧は、２次昇圧トランスである高圧トランス１５に
よって管電圧レベルまで引き上げられるため、次段のイ
ンバータ回路ＩＮＶ（スイッチング回路１３、インバー
タ用発振回路１４）により５００Ｈｚ　の交流に変換さ
れる。

【００２８】高圧トランス１５は巻数比がおよそ１００
０倍とされており、例えば前記インバータ回路ＩＮＶの
出力が１００Ｖのときその２次側出力に１００ＫＶを生
じさせる。

【００２９】高圧トランス１５の２次側出力は高圧整流
器１６と平滑コンデンサ１７により再び直流化され、こ
れがＸ線管１８に印加されて、所定の線質のＸ線が生じ
る。なお、フィラメント加熱用電源１９はＸ線管１８の
フィラメントを加熱するもので、Ｘ線の線量はこのフィ
ラメント加熱を加減することで調整できる。

【００３０】インバータ式Ｘ線装置において、撮影動作
用に比べ極めて管電流の少ない透視動作用のＸ線照射を
連続して行ったとき、前記充電開閉器６が秒のオーダで
オン，オフを繰り返そうとする。本発明装置では、この
ときの充電開閉器６のオン時点での前記コンデンサバン
ク８への突入電流を緩和するため、位相制御回路３が設
けられている。

【００３１】以下に、この位相制御回路３の動作につい
て説明する。図３は位相制御回路３の具体的構成例を示
す回路図である。この図において、商用電源の電源ライ
ン３１に直列に挿入されたトライアック３２は、商用電
源のゼロクロス位相時にオフし、そのゲートＧがトリガ
されるまでオフの状態を維持する。したがってこの間、
整流器３３の出力に整流された電圧が発生し、これがツ
ェナーダイオード３４で一定電圧、ここでは１２Ｖにク
リップされ、位相制御回路電源とされる。この電源が、
フォトカプラ３５の出力トランジスタを通してコンデン
サ３６を充電する。このコンデンサ３６の電圧が一定電
圧、ここでは約１Ｖに達するとユニジャンクション・ト
ランジスタ３７がオンし、フォトサイリスタ３８をオン
して前記トライアック３２をオンする。したがって、コ
ンデンサ３６の充電スピードを可変することによって前
記トライアック３２の導通角が制御され、ひいては前記
１次昇圧トランス４への入力電力が制御可能となる。

【００３２】一方、コンデンサバンク８の充電電圧ＶＣ
は電圧比較器３９により、コンデンサバンク８の電圧換
算で２７５Ｖ相当の基準電圧ＶＲと比較され、差の電圧
がパルス幅変調器（ＰＷＭ）４０に入力される。このパ
ルス幅変調器４０は、一定の発振周波数で前記フォトカ
プラ３５をオン，オフするが、そのデューティは入力電
圧、すなわち前記コンデンサバンク８の充電電圧ＶＣに
依存する。ここでは、パルス幅変調器４０のデューティ
は、コンデンサバンク８の充電電圧ＶＣが２８０Ｖのと
きにほぼ１００％オン期間となってフォトカプラ３５を
オフさせ続け、２７０Ｖのときにほぼ１００％がオフ期
間となってフォトカプラ３５をオンさせ続けるようにな
されている。

【００３３】なお図３において、４１〜４７は抵抗、４
８はコンデンサ、（＋）は正電源である。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、コンデンサバンクの充
電電圧に応じて入力交流電源の導通位相角を制御するよ
うにしたので、コンデンサバンクへの充電時の突入電流
を緩和できる。このため、透視動作時のように装置が少
量のＸ線を連続して照射する状態にあり、コンデンサバ
ンク充電動作が頻発しても、例えば室内照明用の蛍光灯
のチラツキのような本装置と電源を共通する周辺電気機
器への影響を軽減することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一実施例を示す回路図である。

【図２】同上装置中のコンデンサバンクの充電電圧と位
相制御回路の導通位相角との関係を示すグラフである。

【図３】同上位相制御回路の具体的構成例を示す回路図
である。

【符号の説明】

１　　　　　　電源プラグ ２　　　　　　電源スイッチ ３　　　　　　位相制御回路 ４　　　　　　１次昇圧トランス ５　　　　　　整流器 ６　　　　　　充電開閉器 ７　　　　　　開閉制御器 ８　　　　　　コンデンサバンク ９　　　　　　チョッパ用発振回路 １０　　　　導通角制御信号 １１　　　　平滑用チョークコイル １２　　　　平滑コンデンサ １３　　　　スイッチング回路 １４　　　　インバータ発振回路 １５　　　　高圧トランス １６　　　　高圧整流器 １７　　　　平滑コンデンサ １８　　　　Ｘ線管 １９　　　　フィラメント加熱用電源 ＣＨＯ　　チョッパ回路 ＴＲ　　　　チョッパトランジスタ ＩＮＶ　　インバータ回路 ＨＶ　　　　高電圧回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　入力交流電源を直流電源に整流する整
   流器と、この整流器の出力電圧が充電開閉器を介して印
   加されるコンデンサバンクと、このコンデンサバンクの
   充電電圧を所定範囲内に保持するために前記充電開閉器
   をオン，オフ制御する開閉制御器と、前記コンデンサバ
   ンクの充電電圧がチョッパ回路を介して又は直接に、入
   力されて交流電圧に変換するインバータ回路と、このイ
   ンバータ回路の出力を昇圧した後に整流してＸ線管に印
   加する高電圧回路とを備えてなるインバータ式Ｘ線装置
   において、前記コンデンサバンクの充電電圧に応じて前
   記入力交流電源の導通位相角を制御する位相制御回路を
   具備することを特徴とするインバータ式Ｘ線装置。