JPH0556639B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明はＸ線管の陰極（フイラメントともい
う）を加熱するＸ線管フイラメント加熱装置に関
する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 従来のＸ線管フイラメント加熱装置として、例
えば第１図及び第２図に示すように、交流電圧源
１による交流電圧を印加する鉄共振型安定器
（ST）２を用い、抵抗４，５によるシリーズドロ
ツプ制御によつて、変圧器Ｔ１の１次電圧（１次
巻線Ｌ１に印加される電圧）を安定させ、Ｘ線管
６におけるフイラメント７の加熱安定化を図る第
１の方式、及びインバータによるスイツチングレ
ギユレータ方式によりフイラメントの加熱安定化
を図る図示しない第２の方式（例えば、特公昭53
−27115）等がある。

ところで、第１図に示す回路は、フイラメント
加熱の速応性が悪く（商用電源周波数50Hz又は60
Hzに限定されるため）、また、回路構成上、フイ
ラメントの等価抵抗が変動した場合に、フイラメ
ント電流の安定化を図ることが非常に困難であ
る。さらに、変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２側に整流
手段８及び平滑手段（コンデンサ）９を挿入した
第２図に示す回路は、コンデンサ９の放電期間、
変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１に電流が流れにくくな
り、かかる場合、鉄共振型安定器２の特性上、変
圧器Ｔ１の１次電圧の安定化が図れず、よつてフ
イラメント電流の安定化が非常に困難である。こ
のように、フイラメント電流の安定化が困難とい
うことは、フイラメント加熱の安定化が図れない
ことになる。

また、前記第２の方式におけるスイツチングレ
ギユレータの開閉動作の周波数は、100〜200Hz程
度が限界である。このような方式で開閉動作の周
波数を上げようとすると、変圧器における１次巻
線と２次巻線との間の高圧絶縁による１次巻線側
から見た漏れインダクタンスが大きいため、これ
に起因して、変圧器における電力伝達の損失が多
くなる等の問題が生ずる。

［発明の目的］ 本発明は前記事情に鑑みなされたもので、フイ
ラメント加熱の速応性及び変圧器の電力伝達効率
の向上並びにフイラメント加熱の安定化を図ると
ともに小型かつ軽量であるところのＸ線管フイラ
メント加熱装置を提供することを目的とする。

［発明の概要］ 前記目的を達成するための本発明の概要は、少
なくとも、１次及び２次巻線を有する変圧器と、
該変圧器の１次巻線に印加する直流電圧を発生す
る直流電圧源と、該直流電圧源と該変圧器の１次
巻線との間に接続し、該直流電圧源より発生する
直流電圧を該変圧器の１次巻線に断続印加する第
１の開閉手段と、該第１の開閉手段と並列に接続
された容量素子と、該第１の開閉手段の開閉動作
を駆動制御する第１の駆動手段とを具備し、前記
１次巻線、直流電圧源、第１の開閉手段及び容量
素子によつて電圧共振型シングルエンドスイツチ
回路を構成し、該電圧共振型シングルエンドスイ
ツチ回路から出力された電圧を変圧器の１次巻線
に印加したことに基きその２次巻線に誘起された
電圧をＸ線管フイラメントに印加し、該フイラメ
ントを加熱するＸ線管フイラメント加熱装置にお
いて、該Ｘ線管フイラメントに流れる電流を検出
し、検出信号を出力可能な電流検出手段と、前記
直流電圧源と第１の開閉手段との間に接続され該
電流検出手段の検出信号の変化に応じて、前記第
１の開閉手段のオン、オフ時間を制御して該変圧
器の１次巻線に断続印加する電圧及び電流値を変
化させるフイードバツク制御手段とを具備するこ
とを特徴とするものである。

［発明の実施例］ 以下、本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

第３図は本発明に係るＸ線管フイラメント加熱
装置の構成を示す回路図であり、Ｔ１で示すの
は、１次巻線Ｌ１及び２次巻線Ｌ２が巻装配置さ
れて成る変圧器である。この変圧器Ｔ１の１次巻
線Ｌ１を基に構成される回路は、直流電圧源P.S
が第１の開閉手段（例えばスイツチ素子）SW１
及び第２の開閉手段（例えばスイツチ素子）SW
２を介して前記第１次巻線Ｌ１に印加されるよう
に接続され、また、前記第１、第２の開閉手段
SW１，SW２の両端間にそれぞれダイオードＤ
１及びＤ２が逆並列接続されるとともに、前記第
１のスイツチ素子SW１の両端間にコンデンサＣ
１が並列接続されて成る、所謂電圧共振型シング
ルエンドスイツチ回路である。

また、前記変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２に誘起さ
れた電圧は、たとえばダイオードＤ３−１，Ｄ３
−２，Ｄ３−３，Ｄ３−４により構成されるブリ
ツジ整流手段（以下、「整流手段」と称する）Ｄ
３によつて整流された後、電流検出手段（例えば
ホール素子、あるいはカーレント・トランス等）
１０を介してＸ線管６のフイラメント７に印加さ
れるようになつている。

さらに、前記電流検出手段１０の検出信号は、
たとえばダイオードＤ１１−１，Ｄ１１−２，Ｄ
１１−３，Ｄ１１−４により構成されるブリツジ
整流手段（以下「整流手段」と称する）Ｄ１１に
よつて整流され、コンデンサＣ２により平滑され
た後、第２の駆動手段１２に入力されるようにな
つている。この第２の駆動手段１２は、例えば、
前記第１の開閉手段SW１の開閉動作（スイツチ
ング）を駆動制御する第１の駆動手段１３の駆動
信号と前記電流検出手段１０の検出信号とを基
に、第２の開閉手段SW２の開閉動作を駆動制御
するものであつて、前記第２の駆動手段１２と前
記第２の開閉手段SW２とからフイードバク制御
手段１４が構成されている。

尚、Ｘ線管６の陽極１１と陰極７との間には、
図示しない高電圧発生手段によつて高電圧（＋
HV、−HV）が印加されるようになつている。

次に、以上のように構成される装置の作用につ
いて、第４図及び第５図をも参照しながら説明す
る。

先ず、第２のスイツチ素子SW２が閉状態
（ON状態）で固定の場合を想定して説明する。
第１の駆動手段１３の駆動制御による第１の開閉
手段SW１の開閉動作によつて、変圧器Ｔ１の１
次巻線Ｌ１に直流電圧P.Sによる直流電圧が断続
印加される。第４図のIc及びVcは、それぞれ、
第１の開閉手段SW１に流れる電流及びコンデン
サＣ１の両端間電圧を示している。しかして、変
圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１に直流電圧が断続印加さ
れることによつて、変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ２に
電圧が誘起される。この誘起された電圧は、整流
手段Ｄ３によつて整流された後、電流検出手段１
０を介してフイラメント７に印加され、フイラメ
ント加熱に供される。また、前記フイラメント７
に流れる電流は、電流検出手段１０によつて検出
され、その検出信号は、整流手段Ｄ１１によつて
整流され、コンデンサＣ２によつて平滑された後
第２の駆動手段１２に入力する。この第２の駆動
手段１２は、入力される検出信号及び前記第１の
開閉手段SW１の開閉動作を駆動制御する第１の
駆動手段１３から出力される駆動信号を基に、第
２の開閉手段SW２の開閉動作を駆動制御する。

以下、この第１の開閉手段SW２の作用につい
て説明する。例えば第５図に示すように、第２の
開閉手段SW２の開閉動作のタイミングを、前記
第１の開閉手段SW１のそれよりもt1だけ遅れる
ように駆動制御した場合、第１の開閉手段SW１
の閉時間（ON時間）がt3であるにもかかわら
ず、第１の開閉手段SW１に電流が流れる時間
は、t2（＝t3−t1）となり、結果的に前記第１の
開閉手段SW１に流れる電流は、第４図のIc′で示
すように、前述した第２の開閉手段SW２が閉状
態で固定の場合（Icで示す）に比べて少なくな
る。

また、同様に、第１の開閉手段SW１の開時間
（OFF時間）がt6であるにもかかわらず、第１の
開閉手段SW１の端子間に電圧が印加される時間
は、t4（＝t6−t5）となり（これは、コンデンサ
Ｃ１の充電時間が短くなることを意味する）、結
果的に前記第１の開閉手段SW１の端子間に印加
される電圧は第４図のVc′で示すように、前述し
た第２のスイツチ素子SW２が閉状態で固定の場
合（Vcで示す）に比べて低くなる。

そこで、前記電流検出手段１０の検出信号の変
化（すなわち、フイラメント電流の変化）に応じ
て、第１の開閉手段SW１に対する、第２の開閉
手段SW２の開閉動作のタイミングを制御するこ
とにより、フイラメント７の消費電力、すなわ
ち、フイラメント加熱のフイードバツク制御が可
能となる。以下、その理由について説明する。

すなわち、前述した第１の開閉手段SW１に流
れる電流は、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１に流れる
電流を意味し、また、第１の開閉手段SW１の端
子間に印加される電圧は、変圧器Ｔ１の１次巻線
Ｌ１に印加される電圧を意味する。したがつて、
前記第２の開閉手段SW２の開閉動作を、フイラ
メント電流の変化に応じて駆動制御すれば、フイ
ラメント電流を安定化すべくフイードバツク制御
が可能となり、よつて、フイラメント加熱の安定
化が図れるのである（フイラメント７の消費電力
の変化を自動的に補正し得る）。

また、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１側を電圧共振
型シングルエンドスイツチ回路とすることによ
り、フイラメント加熱の速応性の向上が図れると
ともに、前記変圧器Ｔ１の小型化が図れる。以
下、その理由について説明する。

すなわち、第１の開閉手段SW１の端子間に印
加される電圧（第１の開閉手段SW１が開状態
で、コンデンサＣ１の端子間電圧を意味する）の
電圧波形は、第４図Vc，Vc′で示すように弧状と
なる。したがつて、スイツチの遷移損失が著しく
減少し、変圧器の漏れインダクタンスＬ３がある
にもかかわらず、電力伝達が可能となる（漏れイ
ンダクタンスＬ３に蓄えられたエネルギは、第１
の開閉手段SW１の開状態時において、負荷に放
出される）とともに、電圧共振型シングルエンド
スイツチ回路による構成なので、開閉手段の開閉
動作周波数の高周波化が可能となる。よつてフイ
ラメント加熱の速応性の向上が図れるとともに、
変圧器Ｔ１に小型の変圧器を用いることができる
のである。

尚、本発明は前記実施例によつて限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で適宜に変形
実施が可能であるのはいうまでもない。

例えば、前記実施例では第２の開閉手段SW２
を有する回路でフイードバツク制御を行うように
したが、第２の開閉手段を有しない（SW２が短
絡と同じ）回路において、フイードバツク制御を
第１の駆動手段１３に対して行い、この第１の開
閉手段SW１の制御を行うことによりフイラメン
ト電流のフイードバツク制御を行うことも可能で
ある。

また、前記実施例ではフイラメント電流の変化
に応じたフイードバツク制御を行なうようにした
が、管電流（管電圧＋HV、−HVにより、陽極１
１に流れる電流）をも検出し、この管電流変化及
び前記フイラメント電流の変化に応じたフイラメ
ント電流のフイードバツク制御を行うことも可能
である。

さらに、前記実施例では電流検出手段１０をホ
ール素子あるいはカーレントトランスによる構成
としたが、これに限定されるものではなく、例え
ば微小抵抗による構成とすることも可能である。
すなわち、陰極電流によつて生ずる前記微小抵抗
の両端の電位差が、第２の駆動手段に印加される
ようにすれば良い。要するに、前記電流検出手段
１０は、陰極電流の変化を検出できるものであれ
ば、すべてのものが適用できる。更に、整流手段
Ｄ１１及びコンデンサＣ２は第２の駆動手段１２
に入力（印加）される検出信号を、高周波リツプ
ルの少ない直流電位とするためのものであり、例
えば、電流検出手段１０から出力される検出信号
が、高周波リツプルの少ない直流電位の場合、又
は、第２の駆動手段１２の入力段が高周波リツプ
ルの有無を問題にしない回路構成（例えば整流・
平滑手段を具備する場合等が考えられる）の場合
には、前記整流手段Ｄ１１、コンデンサＣ２を省
略できるし、また、整流手段Ｄ３を省略し、フイ
ラメント７を交流加熱することも可能である。

そしてさらに、フイードバツク制御手段１４を
可変抵抗手段と、この可変抵抗手段の抵抗値を変
化させる駆動手段とから構成しても良い。すなわ
ち、電流検出手段１０の検出信号の変化に応じた
アナログ信号を第２の駆動手段より出力させ、前
記実施例における第２の開閉手段SW２を、前記
アナログ信号により抵抗値が変化する可変抵抗手
段とすれば、前記実施例と同様、フイラメント電
流のフイードバツク制御が可能となる。尚、この
場合の第２の駆動手段は、第１の駆動手段１３と
は無関係に動作することになる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、電圧共振
型シングルエンドスイツチ回路により、変圧器の
１次巻線を励起するので、フイラメントの高周波
加熱が可能となり、フイラメント加熱の速応性が
向上するとともに、変圧器の漏れインダクタンス
があるのにもかかわらず電力伝達が可能となる。
また、フイラメントの点灯初期は抵抗が極めて小
さく、過電流が流れやすいが、この過電流は変圧
器の漏れインダクタンスで阻止されるので本装置
は安定動作をする。よつて前記変圧器は小型のも
のが使用でき、装置が小型かつ軽量となる。さら
に、フイラメント電流が安定化すベくフイードバ
ツク制御を行うことにより、フイラメント加熱の
安定化が図れ、よつてＸ線管の管電流が安定化す
る。このように本発明により極めて優れた効果を
奏するところのＸ線管フイラメント加熱装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来のＸ線管フイラメント
加熱装置を説明するための概略回路図、第３図は
本発明に係るＸ線管フイラメント加熱装置の構成
を示す回路図、第４図及び第５図は第３図に示す
装置の作用を説明するための波形である。 P.S……直流電圧源、Ｔ１……変圧器、Ｌ１…
…１次巻線、Ｌ２……２次巻線、６……Ｘ線管、
７……フイラメント、１０……電流検出手段、１
２……第２の駆動手段、１３……第１の駆動手
段、１４……フイーババツク制御手段、SW１…
…第１の開閉手段、SW２……第２の開閉手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも、１次及び２次巻線を有する変圧
   器と、該変圧器の１次巻線に印加する直流電圧を
   発生する直流電圧源と、該直流電圧源と該変圧器
   の１次巻線との間に接続し、該直流電圧源より発
   生する直流電圧を該変圧器の１次巻線に断続印加
   する第１の開閉手段と、該第１の開閉手段と並列
   に接続された容量素子と、該第１の開閉手段の開
   閉動作を駆動制御する第１の駆動手段とを具備
   し、前記１次巻線、直流電圧源、第１の開閉手段
   及び容量素子によつて電圧共振型シングルエンド
   スイツチ回路を構成し、該電圧共振型シングルエ
   ンドスイツチ回路から出力された電圧を変圧器の
   １次巻線に印加したことに基きその２次巻線に誘
   起された電圧をＸ線管フイラメントに印加し、該
   フイラメントを加熱するＸ線管フイラメント加熱
   装置において、該Ｘ線管フイラメントに流れる電
   流を検出し、検出信号を出力可能な電流検出手段
   と、前記直流電圧源と第１の開閉手段との間に接
   続され該電流検出手段の検出信号の変化に応じ
   て、前記第１の開閉手段のオン、オフ時間を制御
   して該変圧器の１次巻線に断続印加する電圧及び
   電流値を変化させるフイードバツク制御手段とを
   具備することを特徴とするＸ線管フイラメント加
   熱装置。 ２ 前記フイードバツク制御手段は、前記第１の
   駆動手段の出力信号を基に、前記電流検出手段の
   検出信号の変化に応じた駆動パルス信号を出力可
   能な第２の駆動手段と、該第２の駆動手段から出
   力される駆動パルス信号により開閉動作を行うと
   ともに、前記第１の開閉手段に直列接続される第
   ２の開閉手段とを具備することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のＸ線管フイラメント加熱
   装置。 ３ 前記フイードバツク制御手段は、前記電流検
   出手段の検出信号の変化に応じたアナログ信号を
   出力可能な第２の駆動手段と、該第２の駆動手段
   から出力されるアナログ信号により抵抗値が変化
   するとともに、前記第１の開閉手段に直列接続さ
   れる可変抵抗手段とを具備することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のＸ線管フイラメント
   加熱装置。