JPH02253597A - Ｘ線発生装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、交流電源からの出力を充電回路により電池に
充電し該電池出力を第１のインバータにより交流に変換
し該交流出力をトランスで昇圧しコンバータにより直流
に変換して直流出力をＸ線源に出力することによりＸ線
を発生させるＸ線発生装置に関する。

（従来の技術） Ｘ線診断装置におけるＸ線発生装置は、一般には交流電
源からの電圧を整流回路で全波整流しこの整流出力をイ
ンバータで交流に変換しこの交流をトランスにより昇圧
し、この出力を直流に変換してＸ線管に出力することに
よりＸ線を発生させ、このＸ線を被検体に曝射するもの
である。また最近では前記装置においてＸ線を発生させ
るための電源供給として電池（以下バッテリーとする。

）を採用したバッテリー式のＸ線発生装置が用いられる
ようになってきた。

第５図はこの種のバッテリー式回診用Ｘ線発生装置の一
例を示す概略構成図である。このＸ線発生装置は、交流
電源１２からの出力を充電回路３０によりバッテリーＢ
に直流出力とて充電する。そしてバッテリーＢからの直
流出力をインバータ５によりＤＣ／ＡＣ変換し、この交
流出力を高圧トランス６で昇圧する。さらに高圧トラン
ス６の２次側からの昇圧出力を高圧シリコンダイオード
Ｄｈからなるコンバータ７によりＡＣ／ＤＣ変換し、こ
の出力を高圧コンデンサｃｈに充電する。かくして高圧
コンデンサｃｈに充電された充電電圧ＥｘをＸ線管８ａ
に印加する。このＸ線管８ａは図示の如く陽極Ａ、陰極
におよびこれらの間に介挿されるグリッドＧで二極構造
をなしている。

しかし、陽極Ａと陰極にとの間に直流出力Ｅｘが印加さ
れたのみでは、Ｘ線管電流ＩＸは流れない。つまりグリ
ッドＧをオンすることによりＸ線管電流ｌｘが流れ、Ｘ
線が発生する。かくしてＸ線管８ａからＸ線が図示しな
い被検体に曝射される。

（発明が解決しようとする課題） 然し乍ら、従来のＸ線発生装置にあっては、次のような
問題がある。すなわちＸ線管８ａのグリッドＧがオフ（
負電位）でＸ線管電流ｌｘが流れない状態であっても、
陽極Ａと陰極に間に直流出力Ｅｘが印加されているため
、暗電流１　ｘｄが流れてしまう。この暗電流１ｘｄに
より暗電流Ｘ線が発生する。このためグリッドＧがオフ
している時には、Ｘ線管８ａの放射口にシャッタを挿入
する等の手段を講じ、暗電流Ｘ線を遮蔽する必要があっ
た。

また三極Ｘ線管８ａは二極管に比較してグリッドＧを制
御しなければならず、高圧部分が複雑化するという問題
があった。さらには暗電流１ｘｄは、高圧コンデンサｃ
ｈとＸ線管８ａとによる高圧を常に充電しておくために
発生するものである。これをなくすために高圧コンデン
サｃｈを取除き、Ｘ線管８ａを二極Ｘ線管８とすれば、
暗電流１　ｘｄはなくなる。この場合にはＸ線を曝射す
る時のみインバータ５をオンしてＸ線管８ａに高電圧を
印加し、Ｘ線を発生させる。

然し乍ら、Ｘ線をオン時に高圧トランス６に流れる一次
側電流１ｐは、高圧トランス６の効率を１００％とする
と、Ｉｐ　−ｎｐ−１ｘ　　−ｎｓからＩｐ−ＩＸ　−
ｎｓ　／ｎｐ　　（Ａ）となる。ただしｎｐはトランス
１次側巻数、ｎｓは二次側巻数を示す。

またｌＩｉ算としてｎｓ／ｎｐ−Ｘ線管ｋＶ／バッチＩ
Ｊ−Ｂ−１００ｋＶ／２４Ｖ−４２００テある。

したがって、Ｘ線管電流ｌｘが５００ｍＡとしても、−
次側電流Ｉｐは２１０ＯＡとなり、小さい容量のバッテ
リーではこれに耐えられず、破損してしまう。

また前記電流をまかなえるバッテリーＢは非常に大型化
しまた高価となり、回診用としてはふされしくない。ま
た同時にインバータ５を構成する半導体素子も大型で高
価となるという問題があった。

そこで本発明の目的は、バッテリーを破損せずに小型且
つ簡易な構成で線質の一定したＸ線を出力でき、しかも
コストを低減し得るＸ線発生装置を提供することにある
。

［発明の構成］ （課題を解決する為の手段） 本発明は上記の課題を解決し目的を達成する為に次のよ
うな手段を講じた。すなわち本発明は、交流電源からの
出力を充電回路で電池に充電しこの出力を第１のインバ
ータにより交流に変換しこの出力を第１のトランスで昇
圧し第１の整流回路で直流に変換しこの出力によりＸ線
源からＸ線を発生させるＸ線発生装置において、前記電
池から入力する出力を交流に変換する第２のインバータ
。

この第２のインバータ出力を昇圧する第２のトランス、
この第２のトランス出力を整流する第２の整流回路を備
えたコンデンサ充電回路と、このコンデンサ充電回路か
らの出力を充電しこの出力を前記第１のインバータに供
給するコンデンサと、前記コンデンサ充電回路および前
記コンデンサの充電制御を行ないＸ線曝射時に前記コン
デンサに充電した出力を前記第１のインバータに出力さ
せる制御手段とを前記電池と前記第１のインバータとの
間に備えたものである。

（作用） このような手段を講じたことにより、次のような作用を
呈する。第２のインバータの出力を整流してコンデンサ
に充電し、Ｘ線オンの時には主としてこのコンデンサの
出力をｆｊｓ源として第１のインバータにより高電圧用
としての第１のトランスを励振する。その結果、電池か
ら大電流を取出す必要がなくなり、比較的小型の電池で
充分に足り、装置を簡単化できる。また従来のＸ線管に
並列に設けられた高圧用コンデンサの放電によるＸ線曝
射でなくなるので、線質が一定となり、短時間のＸ線曝
射が可能となる。

（実施例） 第１図は本発明の原理を示すブロック図、第２図は本発
明に係る具体的なＸ線発生装置を示す詳細図である。な
お第５図に示す部分と同一部分は同一符号を付しその詳
細な説明は省略する。Ｘ線発生装置が特徴とするところ
は、電池としてのバッテリーＢから入力する電池出力を
交流に変換するとともに整流するコンデンサ充電回路２
５と、このコンデンサ充電回路２５からの出力を充電し
この充電出力を前記第１のインバータとしての主インバ
ータ５に電源供給する充電用コンデンサＣｐと、前記コ
ンデンサ充電回路２５および前記コンデンサＣｐの充電
制御を行ないＸ線曝射時に前記コンデンサＣｐに充電し
た出力を前記主インバータ５に出力させる制御手段とし
てのＣｐ充電制御部９およびＸ線オンオフ制御部ｌＯを
前記バッテリーＢと前記主インバータ５との間に備えて
いる。

前記コンデンサ充電回路２５は、バッテリーＢからの電
流を制限する電流制限抵抗１．この抵抗１からの充電出
力を交流に変換する第２のインバータとしての副インバ
ータ２．この副インバータ２からの交流出力を昇圧する
低圧用トランス３．この低圧用トランス３からの出力を
直流に変換し前記充電用コンデンサＣｐに出力する第２
の整流回路としての整流回路４を備えている。前記Ｘ線
オンオフ制御部１０は、術者のハンド操作によりハンド
スイッチ等からのＸ線曝射のオンオフ指令に基き、制御
信号８１を主インバータ５に送出すると共に、制御信号
Ｓ４を前記Ｃｐ充電制御部９に送出するものである。Ｃ
ｐ充電制御部９は、前記Ｘ線オンオフ制御部１０からの
制御信号ｓ４．前記バッテリーＢからの充電電圧を示す
制御信号ｓ３および充電用コンデンサＣｐからの充電電
圧を示す制御信号ｓ２を取込み、コンデンサ充電回路２
５を制御するものである。なお前記トランス３は１次側
から２次側へステップアップになっている。すなわち通
常蓄電池は電圧出力が高くても２４Ｖであり、これに対
してＣｐの耐圧は３００　Ｖ〜３５０Ｖのものが普通に
使用されている。ここでＣｐに蓄えられる電気エネルギ
ーは、Ｊ−Ｗ−３−，１／２ＣＶ２　であり、電圧の２
乗に比例するため、電圧が高いほど大きくなる。これら
２つの理由によりトランス３をステップアップするよう
にしている。

次にこのように構成された実施例の作用について説明す
る。まずバッテリーＢの出力は、電流制限抵抗１を介し
て副インバータ２によりＤＣ／ＡＣ変換され、ステップ
アップトランス３で昇圧される。そしてこの出力は、整
流回路４によりＡＣ／ＤＣ変換されて低圧大容量コンデ
ンサＣｐに充電される。このコンデンサＣｐの出力が主
インバータ５に入力し且つこの主インバータ５１．：Ｘ
線オンオフ制御部ｌＯからＸ線オン信号ｓ１が入力する
と、主インバータ５はインバータ動作を開始し、前記Ｃ
ｐ比出力Ｄ　Ｃ／Ａ　Ｃ変換する。そして主インバータ
５の出力は高電圧トランス６により昇圧され、高電圧シ
リコン整流回路７によりＡＣ／ＤＣ変換され、Ｘ線管８
印加用のＤＣ電圧Ｅｘになる。そして二極管であるＸ線
管８にＥＸが印加されると、Ｘ線を発生する。

ここでＣｐ充電制御部９はコンデンサＣｐの充電制御信
号ｓ２を受けて制御信号ｓ２が設定値に達すると、副イ
ンバータ２は停止し、コンデンサＣｐへの充電を停止す
る。

またＣｐ充電制御部９はバッテリーＢの電圧値を制御信
号ｓ３として取込み、制御信号ｓ３が規定値よりも低く
なった時に副インバータ２を停止させ、バッテリーＢの
過放電を防止する。さらにＸ線オンオフ制御部ｌＯから
の制御信号Ｓ４により副インバータ２を始動させる。

したがって、バッテリーＢから大電流を取出す必要がな
くなり、比較的小型のバッテリーＢで充分に足り、装置
を簡単化できる。また従来のＸ線管に並列に設けられた
高圧用コンデンサｃｈの放電によるＸ線曝射でなくなる
ので、線質が一定となり、短時間のＸ線曝射が可能とな
る。さらに従来のような暗流シャッターが不要となるの
で、撮影毎の機械的な駆動部がなくなり、装置の信頼性
が向上できる。

次に本発明の具体的な回路を第２図を参照して説明する
。充電回路制御部ｌｌは、Ｂ電圧信号Ｓ５によりスイッ
チ３１をオンし交流電源Ｉ２の出力をバッテリーＢに与
え、充電が完了するとスイッチ３１をオフさせるもので
ある。抵抗１３はバッテリーＢへの充電時の電流制限抵
抗である。前記第１図に示す副インバータ２は、トラン
ジスタ１４．１５で構成されている。Ｄ／Ｄコンバータ
Ｌ７はコンデンサＣｐの放電による電圧低下があっても
、電圧Ｅｐを一定に保つものである。Ｄ／Ｄコンバータ
１７は例えばチョッパとフィルタとの組合せによるパル
ス幅（ＰＷＭ）制御の安定化回路やパルス幅一定でその
周波数（ＦＭ）を変化させて安定化を行なう回路等いく
つかの方法がある。Ｃｐ充亀ＩＩＪ御部９はＤ／Ｄコン
バータ１７に制御信号ｓ８を与える。

トランジスタ１８．１９は主インバータを構成するもの
であり、制御部２０により交互にオンオフ制御される。

またトランジスタ１８．１９は同時にオフさせることに
よりＸＩＩＱＩ射が停止するものとなっている。信号Ｓ
７は電圧ＥＸの検出用であり、Ｅｘ異常時のトランジス
タ１８．１９のオフやＤ／Ｄコンバータ１７による一定
値制御用信号として使用する。

このような構成によれば、トランジスタ１４．１５を交
互にオンオフ駆動することによりバッテリーＢの出力は
ＤＣ／ＡＣ変換されて、トランス３に入力される。この
時に抵抗１はその値を適切に設定すれば、バッテリーＢ
に過大な負担をかけることなく、かつ迅速にコンデンサ
Ｃｐに充電できる。

また抵抗ｌと同様に抵抗１Ｂを調整してバッテリーに負
担をかけないようにできる。トランス３の２次側に流れ
る電流すなわちコンデンサＣｐの充電電流１　ｃｐｌは
、概略的に第３図に示すように時間とともに減少するよ
うになる。このためトランジスタ１４．１５をオンして
いる時間（パルス幅）を第４図（ａ）に示すように時間
とともに広げて行く。

すなわちトランジスタ１４を第４図（ｂ）、トランジス
タ１５を第４図（Ｃ）のパルス幅を可変させて行くと、
第３図（ｂ）のように一定電流でコンデンサｃｐを充電
できる。

したがって、第３図（ａ）のような過大な充電電流を押
えてバッテリーＢの負荷を軽減できる。

これによりバッテリーＢそれ自体が第３図（ａ）の突発
的な電流に耐えられるような大きさのバッテリーよりも
ずっと小さなもので良くなる。このような抵抗１．１６
およびパルス幅制御等によりバッテリーＢから過大な電
流を取出すことなく、コンデンサＣｐを充電できる。

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。トランジスタは上述したトランジスタ１４、１５と同
様な機能を有する他のいかなる素子であっても良い。同
様にトランス３も図示のような絶縁型ではなく、単巻き
式トランスでも良い。さらには第３図（ｂ）の充電電流
は必ずしも正確な一定値でなくとも良い。このほか本発
明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるの
は勿論である。

［発明の効果］ 本発明によれば、第２のインバータの出力を整流してコ
ンデンサに充電し、Ｘ線オンの時には主としてこのコン
デンサの出力を電源として第１のインバータにより高電
圧用としての第１のトランスを励振する。その結果、電
池から大電流を取出す必要がなくなり、比較的小型の電
池で充分に足り、装置を簡単化できる。また従来のＸ線
管に並列に設けられた高圧用コンデンサの放電によるＸ
線曝射でなくなるので、線質が一定となり、短時間のＸ
線曝射が可能となるＸ線発生装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す概略図、第２図は本発明に
係る具体的なＸ線発生装置の一実施例を示す構成図、第
３図はトランスに流れる充電電流を示す図、第４図は充
電電流のパルス幅制御を示すタイミング図、第５図は従
来のＸ線発生装置の一例を示す概略構成図である。 １　、１３．１６・・・電流制限抵抗、２・・・副イン
バータ、３．８・・・トランス、４・・・整流回路、５
・・・主インバータ、７・・・整流回路、８，８ａ・・
・Ｘ線管、９・・・Ｃｐ充電制御部、ｌＯ・・・Ｘ線オ
ンオフ制御部、１１・・・充電制御部、１２・・・交流
電源１．１４．１５．１８゜１９・・・トランジスタ、
１７・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、２５・・・コンデン
サ充電回路、３０・・・充電回路、３１・・・スイッチ
。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電源からの出力を充電回路で電池に充電しこの出力
   を第１のインバータにより交流に変換しこの出力を第１
   のトランスで昇圧し第１の整流回路で直流に変換しこの
   出力によりＸ線源からＸ線を発生させるＸ線発生装置に
   おいて、前記電池から入力する出力を交流に変換する第
   ２のインバータ、この第２のインバータ出力を昇圧する
   第２のトランス、この第２のトランス出力を整流する第
   ２の整流回路を備えたコンデンサ充電回路と、このコン
   デンサ充電回路からの出力を充電しこの出力を前記第１
   のインバータに供給するコンデンサと、前記コンデンサ
   充電回路および前記コンデンサの充電制御を行ないＸ線
   曝射時に前記コンデンサに充電した出力を前記第１のイ
   ンバータに出力させる制御手段とを前記電池と前記第１
   のインバータとの間に備えたことを特徴とするＸ線発生
   装置。