JPH05144590A - インバータ式ｘ線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】インバータ式Ｘ線装置において、電源インピー
ダンスが大きい場合であっても出力管電圧を安定化させ
てＸ線管に印加する管電圧の精度を向上する。 【構成】交流電源部１からの電源入力部に設けられた整
流回路２及び充電部３で第一の充電回路１５を構成する
と共に、この第一の充電回路１５に並列にそれと同一回
路構成の第二の充電回路１６を設け、かつこの第二の充
電回路１６を上記第一の充電回路１５に接続又は切断す
る切換スイッチ１７を設け、さらに上記第一の充電回路
１５の充電部３のコンデンサ容量は小さくし、第二の充
電回路１６の充電部３′のコンデンサ容量は大きくし、
Ｘ線透視時には第一の充電回路１５によりインバータ部
４に電力を供給し、Ｘ線撮影時には第一及び第二の充電
回路１５，１６により電力を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力用のエネルギー変
換手段としてインバータを用いてＸ線管に高電圧を印加
するインバータ式Ｘ線装置に関し、特に電源インピーダ
ンスが大きい場合であっても出力管電圧を安定化させて
Ｘ線管に印加する管電圧の精度を向上することができる
インバータ式Ｘ線装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のインバータ式Ｘ線装置
は、図３に示すように、交流電源部１と、この交流電源
部１からの交流を入力して直流に変換する整流回路２
と、この整流回路２からの直流電圧を平滑して充電する
充電部３と、この充電部３から供給される直流を受電し
て交流に変換するインバータ部４と、このインバータ部
４からの出力電圧を昇圧する高電圧変圧器５と、この高
電圧変圧器５からの出力を直流に変換する高電圧整流器
６と、この高電圧整流器６からの出力電圧を入力してＸ
線を放射するＸ線管７とを備えて成っていた。なお、上
記交流電源部１は、例えば商用交流電源８と、この商用
交流電源８及びケーブル配線のインピーダンスを合わせ
た電源インピーダンス９とから成る。また、整流回路２
と充電部３との間には、平滑用フィルタ１０が挿入され
ている。そして、上記充電部３は、通常は大容量のコン
デンサから成る。また、インバータ部４は、通常はトラ
ンジスタ等の半導体素子をフルブリッジ形に接続して構
成されている。なお、図３において、符号１１は整流回
路２の駆動回路を示しており、符号１２はインバータ部
４の駆動回路を示しており、符号１３は上記それぞれの
駆動回路１１，１２に制御信号を送信する制御回路を示
している。この制御回路１３は、端子１４から入力され
るＸ線制御に必要なＸ線管管電圧（ＫＶ）及び管電流
（ｍＡ）並びに曝射時間（ｓ）の設定値に対し、必要な
電圧あるいはパルス的信号を発生するようになってい
る。

【０００３】次に、このような従来のインバータ式Ｘ線
装置の動作について説明する。まず、端子１４から入力
され設定された撮影条件のＸ線管管電圧（ＫＶ）及び管
電流（ｍＡ）に応じて、予め決定してある整流回路２の
出力電圧値になるように駆動回路１１を運転して上記整
流回路２を駆動する。すると、この整流回路２の出力電
圧は平滑用フィルタ１０を介して充電部３へ入力し、該
充電部３を充電する。この充電部３の容量は、出力容量
（ＫＷ）と脈動電圧との割合である脈動率から決定され
るが、一般に数ｍＦ〜数10ｍＦになり、大形かつ大容量
のものが使用されている。上記充電部３からの出力電圧
は次のインバータ部４に印加され、制御回路１３からの
インバータ駆動周波数に応じて駆動回路１２を運転し、
上記インバータ部４を駆動して高周波交流電圧に変換す
る。そして、この高周波交流電圧は次の高電圧変圧器５
へ入力され、高電圧に昇圧される。次に、この出力電圧
は高電圧整流器６へ入力し、直流の高電圧に変換され
る。その後、負荷としてのＸ線管７に印加される。

【０００４】ここで、上記高電圧整流器６の出力である
Ｘ線管管電圧は、脈動のない平坦で変動のない波形が望
ましく、インバータ部４の駆動周波数を高くすると共
に、高電圧整流器６とＸ線管７とを接続する高電圧ケー
ブルにある浮遊容量ＣＳの平滑効果により、脈動の小さ
い波形を得ていた。また、入力電圧の変動や負荷である
Ｘ線管７の負荷条件の変化に対して常に安定した出力電
圧が得られるように、図示では省略したが、整流回路２
に対してフィードバック制御系を付加したり、Ｘ線管７
に印加する管電圧ＫＶを検出してインバータ部４に対し
てフィードバック制御系を付加するなどの工夫がなされ
ている。このように、高電圧整流器６からの出力電圧を
安定化するためには、上記インバータ部４以降に安定し
た電力を供給することが不可欠であり、充電部３の電圧
が脈動の小さい波形として得られることが必要になる。

【０００５】ところで、一般に、Ｘ線撮影は操作者が操
作する図示外の２段モーションのハンドスイッチにより
行われ、１段目のスイッチにより充電部３に予め決定さ
れた充電電圧を充電し、次に２段目のスイッチによりイ
ンバータ部４を動作させて高電圧を発生してＸ線管７に
印加し、Ｘ線を放射させるようになっている。このと
き、１段目のスイッチの操作によっては充電部３への充
電は、多少長めの時間とすることができる。そして、上
記のようにしてＸ線曝射後は、交流電源部１から電力を
供給することにより、充電部３の電圧低下を補償するこ
とが必要である。

【０００６】ここで、上記交流電源部１からの電力の供
給を考えてみると、商用交流電源８の電圧Ｅと充電部３
の充電電圧Ｖとの間には、電源インピーダンス９の値Ｚ
と平滑用フィルタ１０のリアクタンス分とにより電流制
限が働き、充電部３に対し負荷としてのＸ線管７への電
力の供給に見合うだけの入力電力の供給が行えなくなる
ことがあった。このため、上記電源インピーダンス９の
値Ｚ及び平滑用フィルタ１０のリアクタンス分は、でき
るだけ小さいことが望ましい。しかし、上記電源インピ
ーダンス９は電源設備容量に依存し、一般に装置の出力
容量に比例して決定される。そして、出力容量の小さい
装置は、大きな電源インピーダンス９と接続せざるを得
ないものとなる。

【０００７】次に、上記のような従来のインバータ式Ｘ
線装置の動作を、図４に示すタイミング線図を参照して
説明する。上記のように電源インピーダンス９が大きく
充電部３のコンデンサ容量が大きい場合には、図４
（ａ）に示すハンドスイッチの１段目のオンと共に同図
（ｃ）に示すように充電電流が流れて充電を開始し、同
図（ｄ）に示すように所定時間後に設定した充電電圧に
到達する。すると、同図(ｃ）に示すように充電電流の
流れが停止して充電が終了する。なお、この間の時間
は、上記ハンドスイッチの１段目の操作の仕方により比
較的長くすることができる。

【０００８】次に、この状態で図４（ｂ）に示すように
ハンドスイッチの２段目をオンとすると図３に示すイン
バータ部４が動作し、図４（ｅ）に示すように出力であ
るＸ線管７の管電圧を発生する。このように負荷として
のＸ線管７に管電圧を出力すると、図４（ｄ）に示すよ
うに充電電圧が低下し、設定電圧以下になると、同図
（ｃ）に示すように再び充電電流が流れて充電を開始す
る。このときの充電電流は、電源インピーダンス９によ
る電圧ドロップ及び電流抑制作用により制限されること
となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のイン
バータ式Ｘ線装置においては、電源インピーダンス９の
値Ｚが大きい場合は、これによる電圧ドロップ及び電流
抑制作用により、充電部３に対して必要とする充電電流
を供給することができないことがあり、その充電電圧は
徐々に低下して出力管電圧も徐々に低下し、設定管電圧
が得られなくなることがあった。すなわち、出力管電圧
の設定値に対して出力が低下し、Ｘ線管７に印加する管
電圧の精度が低下するものであった。従って、Ｘ線検査
において良好な画像が得られないことがあった。

【００１０】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、電源インピーダンスが大きい場合であっても出力
管電圧を安定化させてＸ線管に印加する管電圧の精度を
向上することができるインバータ式Ｘ線装置を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるインバータ式Ｘ線装置は、交流電源部
と、この交流電源部からの交流を入力して直流に変換す
る整流回路と、この整流回路からの直流電圧を平滑して
充電する充電部と、この充電部から供給される直流を受
電して交流に変換するインバータ部と、このインバータ
部からの出力電圧を昇圧する高電圧変圧器と、この高電
圧変圧器からの出力を直流に変換する高電圧整流器と、
この高電圧整流器からの出力電圧を入力してＸ線を放射
するＸ線管とを備えて成るインバータ式Ｘ線装置におい
て、上記整流回路及び充電部で第一の充電回路を構成す
ると共に、この第一の充電回路に並列にそれと同一回路
構成の第二の充電回路を設け、かつこの第二の充電回路
を上記第一の充電回路に接続又は切断する切換手段を設
け、さらに上記第一の充電回路の充電部のコンデンサ容
量は小さくし、第二の充電回路の充電部のコンデンサ容
量は大きくし、Ｘ線透視時には第一の充電回路によりイ
ンバータ部に電力を供給し、Ｘ線撮影時には第一及び第
二の充電回路により電力を供給するようにしたものであ
る。

【００１２】

【作用】このように構成されたインバータ式Ｘ線装置
は、互いに並列に設けられ、充電部のコンデンサ容量が
小さくされた第一の充電回路と、充電部のコンデンサ容
量が大きくされた第二の充電回路とを切換手段で接続又
は切断することにより、出力負荷の小さいＸ線透視時に
は上記第一の充電回路によりインバータ部に電力を供給
し、出力負荷の大きいＸ線撮影時には上記第一及び第二
の充電回路により電力を供給するように動作する。これ
により、電源インピーダンスが大きい場合であっても出
力管電圧を安定化させてＸ線管に印加する管電圧の精度
を向上することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明によるインバータ式Ｘ線
装置の実施例を示すブロック図である。このインバータ
式Ｘ線装置は、電力用のエネルギー変換手段としてイン
バータを用いてＸ線管に高電圧を印加するもので、図に
示すように、交流電源部１と、整流回路２及び充電部３
から成る第一の充電回路１５と、インバータ部４と、高
電圧変圧器５と、高電圧整流器６と、Ｘ線管７とを有
し、さらに第二の充電回路１６を設けると共に、切換ス
イッチ１７を設けて成る。

【００１４】上記交流電源部１は、このインバータ式Ｘ
線装置に電源電圧を供給するもので、例えば商用交流電
源８と、この商用交流電源８及びケーブル配線のインピ
ーダンスを合わせた電源インピーダンス９とから成る。
第一の充電回路１５は、上記交流電源部１からの交流を
入力して直流に変換すると共に充電するもので、交流電
源部１から入力した交流を直流に変換する第一の整流回
路２と、この第一の整流回路２から出力される直流電圧
を平滑する平滑用フィルタ１０と、この平滑後の直流電
圧を充電するコンデンサから成る第一の充電部３と、上
記第一の整流回路２を駆動するための第一の駆動回路１
１とから成る。インバータ部４は、上記第一の充電部３
から供給される直流を受電して交流に変換するもので、
通常はトランジスタ等の半導体素子をフルブリッジ形に
接続して構成されている。高電圧変圧器５は、上記イン
バータ部４からの出力電圧を入力して昇圧するものであ
る。また、高電圧整流器６は、上記高電圧変圧器５で昇
圧された出力電圧を入力して直流に変換するものであ
る。さらに、Ｘ線管７は、このような回路の負荷となる
もので、上記高電圧整流器６から出力される高圧直流電
圧を入力してＸ線を放射するようになっている。なお、
図１において、符号１２は上記インバータ部４を駆動す
るための駆動回路を示している。

【００１５】ここで、本発明においては、前記第一の充
電回路１５と並列に第二の充電回路１６が設けられると
共に、この第二の充電回路１６を上記第一の充電回路１
５に接続又は切断する切換スイッチ１７が設けられてい
る。上記第二の充電回路１６は、第一の充電回路１５と
同様に交流電源部１からの交流を入力して直流に変換す
ると共に充電するもので、その回路構成は上記第一の充
電回路１５と全く同一とされており、第二の整流回路
２′と、平滑用フィルタ１０′と、第二の充電部３′
と、第二の駆動回路１１′とから成る。そして、この第
二の充電回路１６の入力側は前記交流電源部１の出力側
に接続され、その出力側は切換スイッチ１７を介して上
記第一の充電回路１５の充電部３の入力側に接続されて
いる。切換スイッチ１７は、Ｘ線撮影時には上記第二の
充電回路１６を第一の充電回路１５に接続し、Ｘ線撮影
終了後には第二の充電回路１６と第一の充電回路１５と
を切断するための切換手段となるものである。なお、符
号１８は、第一の充電回路１５と第二の充電回路１６と
を上記切換スイッチ１７のオンにより接続した場合に、
両者の間に生じた電圧差により過渡的に大きな電流が発
生するのを抑制するためのリアクトルを示している。

【００１６】さらに、上記第一の充電回路１５の充電部
３のコンデンサ容量は、Ｘ線透視などの軽負荷時に十分
に平滑できるように小さくしてある。すなわち、Ｘ線透
視時に対応した出力容量となるようにそのコンデンサ容
量が選定されている。従って、このような第一の充電回
路１５を用いてインバータ部４に電力を供給し、高圧側
に出力電圧を発生することにより、Ｘ線透視のように被
写体厚等の透視条件の変動に対しても追従速度が速く、
良好な透視像を供給することができる。これに対し、第
二の充電回路１６の充電部３′のコンデンサ容量は、Ｘ
線撮影などの高負荷時に対しても十分に平滑できるよう
に大きくしてある。すなわち、Ｘ線撮影時に対応した出
力容量が確保できるようにそのコンデンサ容量が選定さ
れている。そして、Ｘ線透視時には切換スイッチ１７を
オフとし、第一の充電回路１５によりインバータ部４に
電力を供給し、Ｘ線撮影時には上記切換スイッチ１７を
オンとして、第一及び第二の充電回路１５，１６により
電力を供給するようになっている。

【００１７】なお、図１において、符号１９は第一の充
電回路１５を制御するための第一の充電制御回路を示
し、符号２０は第二の充電回路１６を制御するための第
二の充電制御回路を示し、符号２１はこれらの充電制御
回路１９，２０を制御するための制御部を示している。

【００１８】次に、このように構成されたインバータ式
Ｘ線装置の動作を、図２に示すタイミング線図を参照し
て説明する。まず、図２（ａ）に示すタイミングｔ₁で
透視モードをオンとすると、図１に示す第一及び第二の
充電回路１５，１６が動作するため、図２（ｃ）に示す
ように入力電流が流れる。このとき、第一の充電部３及
び第二の充電部３′にはそれぞれ充電されるが、第一の
充電部３の充電電圧は、透視時の輝度調整のため図２
（ｄ）に示すように変化し、第二の充電部３′の充電電
圧は、図１に示す切換スイッチ１７がオフとされて無負
荷のため図２（ｅ）に示すように変化しない。この第二
の充電部３′は、撮影時のＸ線管管電圧に関連しながら
その充電電圧が調整されるようになっている。その後、
図２（ａ）に示すように、タイミングｔ₂で透視モード
がオフしても充電電圧は変化しない。

【００１９】次に、タイミングｔ₃で図２（ｂ）に示す
ように撮影モードをオンとすると共に、同図（ｆ）に示
すように切換スイッチ１７をオンとして図１に示す第二
の充電回路１６を第一の充電回路１５に接続する。この
とき、上記両充電回路１５，１６内の充電部３，３′の
充電電圧値は、図２（ｄ），（ｅ）に示すように異なる
ため、それぞれ適宜に充電又は放電の動作が行われる。
この動作時に、リアクトル１８は電流の突入を防止する
ように作用する。このようにして、上記第一及び第二の
充電部３，３′の充電電圧が準備されると共に、他の撮
影のための準備が完了すると、第一及び第二の充電回路
１５，１６からインバータ部４へ電力が供給され、タイ
ミングｔ₄で図２（ｇ）に示すようにインバータ部４が
動作し、予め設定された撮影管電圧に応じた出力管電圧
が同図（ｈ）のように発生される。そして、図１におい
て、高電圧変圧器５及び高電圧整流器６を介してＸ線管
７に高電圧が印加され、該Ｘ線管７からＸ線を放射して
撮影が行われる。

【００２０】その後、図２（ｂ）に示すように、タイミ
ングｔ₅で撮影モードをオフしてＸ線撮影を終了すると
共に、その直後に同図（ｆ）に示すように切換スイッチ
１７を再びオフとする。すると、図１において、第二の
充電回路１６は第一の充電回路１５と切断され、第二の
充電部３′は再び充電が行われる。このときの充電のた
めの時定数は、第二の充電制御回路２０で決定される。

【００２１】このような動作において、Ｘ線撮影時には
大きな充電回路定数ではあるが、短時間の負荷の場合に
は内部の充電部３，３′からエネルギーが放出されるの
で、図２（ｃ）に示すように、大きな入力電流は流れな
い。また、撮影終了後に第二の充電回路１６は再充電が
開始されるが、このときは図１に示す切換スイッチ１７
がオフとされて無負荷であると共に、比較的長時間の充
電時間を確保することができるので、大きな充電電流は
流れない。このように、第一及び第二の充電回路１５，
１６内の各充電部３，３′に充電されたエネルギーを有
効に活用し、小さな充電電流とすることができるため、
電源インピーダンス９が大きくても常に安定した出力を
得ることができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
互いに並列に設けられ、充電部３のコンデンサ容量が小
さくされた第一の充電回路１５と、充電部３′のコンデ
ンサ容量が大きくされた第二の充電回路１６とを切換手
段（１７）で接続又は切断することにより、出力負荷の
小さいＸ線透視時には上記第一の充電回路１５によりイ
ンバータ部４に電力を供給し、出力負荷の大きいＸ線撮
影時には上記第一及び第二の充電回路１５，１６により
電力を供給することができる。これにより、電源インピ
ーダンス９が大きい場合であっても出力管電圧を安定化
させてＸ線管７に印加する管電圧の精度を向上すること
ができる。従って、Ｘ線検査において良好な画像を得る
ことができ、診断能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるインバータ式Ｘ線装置の実施例
を示すブロック図

【図２】 上記のインバータ式Ｘ線装置の動作を説明す
るためのタイミング線図

【図３】 従来のインバータ式Ｘ線装置を示すブロック
図

【図４】 上記従来例のインバータ式Ｘ線装置の動作を
説明するためのタイミング線図

【符号の説明】

１ 交流電源部 ２ 整流回路 ２′ 整流回路 ３ 充電部 ３′ 充電部 ４ インバータ部 ５ 高電圧変圧器 ６ 高電圧整流器 ７ Ｘ線管 ９ 電源インピーダンス １０ 平滑用フィルタ １０′ 平滑用フィルタ １１ 整流回路の駆動回路 １１′ 整流回路の駆動回路 １５ 第一の充電回路 １６ 第二の充電回路 １７ 切換スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源部と、この交流電源部からの交流
   を入力して直流に変換する整流回路と、この整流回路か
   らの直流電圧を平滑して充電する充電部と、この充電部
   から供給される直流を受電して交流に変換するインバー
   タ部と、このインバータ部からの出力電圧を昇圧する高
   電圧変圧器と、この高電圧変圧器からの出力を直流に変
   換する高電圧整流器と、この高電圧整流器からの出力電
   圧を入力してＸ線を放射するＸ線管とを備えて成るイン
   バータ式Ｘ線装置において、上記整流回路及び充電部で
   第一の充電回路を構成すると共に、この第一の充電回路
   に並列にそれと同一回路構成の第二の充電回路を設け、
   かつこの第二の充電回路を上記第一の充電回路に接続又
   は切断する切換手段を設け、さらに上記第一の充電回路
   の充電部のコンデンサ容量は小さくし、第二の充電回路
   の充電部のコンデンサ容量は大きくし、Ｘ線透視時には
   第一の充電回路によりインバータ部に電力を供給し、Ｘ
   線撮影時には第一及び第二の充電回路により電力を供給
   するようにしたことを特徴とするインバータ式Ｘ線装
   置。