JPH0287500A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Ｘ線管に高電圧を印加してＸ線を発生させる
Ｘｍ発生装匝に係り、特にＸ線管に印加する電圧を許容
電圧値以内に制限するようにしたＸ線発生装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来のＸ線発生装には第３図に示すように構成されてい
た。第３図において１は電源端子であり。

この電源端子１　（Ｌｕ、　Ｌｖ、　Ｌｗ）より入力し
たＸ線放射用電力は、電源開閉器２　（Ｓｕ、　Ｓｖ、
　Ｓｖ）を介して単巻変圧器３に供給される。この単巻
変圧器３の摺動コイル上を移動する刷子（摺動刷子）４
の位にが管電圧調整用設定器（図示せず）の指示により
調整されると、単巻変圧器３の出力端に所定の電圧が出
力される。５はＸ線放射用スイッチ回路であり、そのオ
ン時、後段に接続された高電圧変圧器６に電力を供給す
る。スイッチ回路５がオフすると高電圧変圧器６への電
力の供給を停止する。高電圧変圧器６は、−次側巻線７
、鉄心８及び二次側巻線９，１０を備えてなり、二次側
巻線９．１０はそれぞれの出力電圧の位相差が３０度に
なるよう構成され、その出力電圧は各々整流器１１．１
２で全波整流されて合成される。

この合成された出力電圧は１２ピーク整流波形となり、
出力電圧の脈動が低下されてＸ線発生効率の向上に寄与
している。全波整流された出力電圧は、陽極側及び陰極
側の高電圧ケーブル１３゜１４を介してＸ線管１５に印
加され、フィラメント加熱回路（図示せず）により調整
されたフィラメント電圧に応じたＸ線管電流でＸ線管１
５よりＸ線放射させる。

このような従来装置において、Ｘ線管１５に印加される
Ｘ線管電圧（以下、管電圧と称する）の上限値を決定す
る要素は単巻変圧器３の摺動刷子４の設定位置である。

この刷子４の設定位置は、前記管電圧調整用設定器出力
電圧に応じて駆動されるサーボ系（図示せず）により精
度よく管理できる。

しかしこのようにサーボ系を用いる方法では、刷子４の
駆動にモータを使用するなどの機構が必要なため高速な
応答は不可能である。したがって。

例えば電源線への落雷時のように、電源端子１に外部よ
り瞬間的（急激）な電圧変動が生じた場合には、刷子４
は前記サーボ系全体の応答性が遅いために瞬間的には応
答できない。このため、瞬間的な電圧変動はスイッチ回
路５を通して高電圧変圧：！：＋６に入力し、管電圧の
瞬間的な電圧変動を生じさせてしまう。この電圧変動が
管電圧を上昇させる方向の変動であった場合には、Ｘ線
管１５にオーバーシュート電圧を発生させ、Ｘ線管１５
の絶縁破壊を生じさせる虞がある。

このような外部からの電撃以外の、なんらかの理由で内
部に生じた電圧変動によっても、次のような理由でオー
バーシュート電圧を発生させ、Ｘ線管１５の絶縁破壊を
生じさせる虞がある。すなわち、高電圧変圧器６は非常
に大きな昇圧比をもった構造であり、しかも高電圧の絶
縁を必要とすることから、−次巻線７と二次巻線９，１
０の磁気的結合が悪く、漏れリアクタンス分が太きくな
る特性を有している。加えて、整流器１１．１２の出力
側の高電圧ケーブル１３．１４は電撃防止のため外部被
覆に金属シールドを有しており、したがって高電圧ケー
ブル１３．１４の芯線と接地間には第３図中破線で示す
ように静電容量を有している。このため、高電圧変圧器
６以降の回路は等化回路釣にリアクトルし、静電容量Ｃ
及びＸＦＡ管１５の等価抵抗Ｒによる共振回路を形成す
ることになり、入力電圧の急激な変動に対して振動など
の過渡現象を生じやすい。したがって、Ｘ線管１５にオ
ーバーシュート電圧を発生させ、Ｘ線管１５の絶縁破壊
を生じさせる虞がある。

以上のように上述従来装置では、入力電圧の急激な変動
については高速な応答はできなく、入力電圧の変動が出
力電圧に影響を与えやすく、また回路定数は振動系にな
りやすい特性があった。このため入力電圧の変動は出力
電圧（Ｘ線管１５の管電圧）に影響を与え、Ｘ線管電圧
にオーバーシュートを生じさせてＸ線管の絶縁破壊を生
じさせるという問題点があった。

そこで、このようなＸ線管電圧に生じるオーバーシュー
トを有効に吸収し、Ｘ線管の絶縁破壊を防止するため、
第４回に示すようなＸ線発生装置が考えられた。

第４図において、６〜１５は第３図と何様である。１７
及び１８は、Ｘ線管１５に所定値（通常は許容値）以上
の電圧が印加されようとしたときに導通してその印加エ
ネルギを吸収し、Ｘ線管１５への印加電圧を制限するＸ
線管″氾圧制限素子、ここでは避雷器であって、整流器
１１．１２出力の陽極側及び陰極側と接地端子との間に
挿入してあり、Ｘ線管１５と並列接続される。この避雷
器１７．１８は、高電圧変圧器６及び整流器１１゜１２
と同一の容器１６に収納されている。この場合、容器１
６には絶縁油（図示せず）が充填されて避雷器１７，１
８、高電圧変圧器６及び整流器１１．１２の高電圧絶縁
と発生熱の放散とを良好にしている。

このような構成において、電源線への落雷などのように
、外部からＸ線管１５の許容電圧以上の高電圧が与えら
れ、あるいはなんらかの理由でＸ線管１５の許容電圧以
上のオーバーシュートｍ　圧が発生すると、避雷器１７
．１８は導通状態になり、その印加エネルギを吸収する
。したがって、整流器１１．１２出力側に発生するオー
バーシュ１、ｆｆｌ圧は吸収されてＸ線管１５への印加
電圧は制限され、Ｘ線管１５の絶縁破壊が防止される。

ここで、通常、高電圧の避′ｍ器としては、放電ギャッ
プが電流制限用抵抗器と直列接続されて用いられる。こ
れによれば、放電ギャップの両端に放電開始電圧以上の
衝撃電圧が印加されると放電ギャップにおいて放電が生
じ、ｖＲ１！２電圧は吸収される。しかし放電ギャップ
を用いた場合には続流が生じるため、続流遮断をさせる
手段が必要である。この続流を遮断できない場合には、
避雷器が破損して避雷器としての機能を失うことがある
からである。また、放電ギャップを使用した避雷器は、
気中ギャップの放電特性に遅れがあることから、急峻波
頭の高電圧に対する制限が困難であることが知られてい
る。

そこでＭ雷器の構成として、バリスタ、特に酸化亜鉛バ
リスタ（酸化亜鉛Ｚｎ○を主成分とするバリスタ）から
なる素子を使用することが好ましい。

酸化亜鉛バリスタはサージ電流耐量が大きく、急峻な立
上りをもつサージ電圧に対しても応答が速く、また続流
がなく、さらに、非直線指数が大きいため漏れ電流が極
めて小さく、制限電圧特性が優れているなどの特長があ
り、オーバーシュート電圧のようなサージ電圧に対して
極めて有用なｉＩ！言器構成素子である。

第５図は、避雷器１７．１８として用いる酸化亜鉛バリ
スタのｔ＋ｌ’Ｊ造例を示す。この図に示すように、酸
化亜鉛バリスタは、絶縁板２３上に？ｎ位バリスタ（酸
化亜鉛バリスタ単体）２４を必要数直列接続してなるも
のであり、接続端子２５．２６間に高電圧が印加される
ように整流器１１．１２に並列接続されるものである。

図示するように。

所定のバリスタ電圧を有する単位バリスタ２４を直列に
接続構成することにより、単位バリスタ２４のバリスタ
電圧を小さくして全体のバリスタ電圧を精度良く作成す
ることが可能である。また、単位バリスタ２４の直列接
続する数量を調整することにより、全体のバリスタ電圧
を任意に調整することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

酸化亜鉛バリスタの電圧−電流特性は第６図に示すよう
に、その大きな非直線指数の関係から一般に両対数グラ
フで示される。第６図は代表的な電圧−電流特性を示し
たものであるが、バリスタ電圧は製作過程により±１０
％程度のばらつきを生じており、市販されている素子は
その中間の値を用いて標準値としている。したがって、
実際には第６図に示した電圧−電流特性においても、実
線で示した曲線に対し、±１０％の斜線で示した幅をも
った特性であるといえる。

第６図に示す特性の酸化亜鉛バリスタをＸ線発生装置の
Ｘ線管電圧制限素子に適用する場合、サージが発生した
時のサージ電流は、サージ発生回路のサージインピーダ
ンスＺｓとサージ電圧Ｖｓから、Ｖｓ／Ｚｓとして簡易
的に求めることができる。このサージ電流は第６図の横
軸の電流値であり、仮にＯ，ＬＡ　（１０−ＩＡ）とす
ると制限電圧は７ＫＶである。Ｘ線発生装はの定格出力
時の単一素子（ｑｉ位バリスタ）当たりの電圧を仮に６
ＫＶとすると定格出力時には１　ｒｎ　Ａ　（１０−３
Ａ）の電流（漏れ電流）が流れており、サージ電圧が発
生してサージ電流が回路インピーダンスにより、０．１
Ａに制限されたとすると制限電圧は７ＫＶであり、７Ｋ
Ｖ／６ＫＶ＝１．１７−）まり定格値より１７％高い出
力電圧値でサージ′に圧が抑制されることになる。

しかし、前述のように各素子の特性のばらつきを考慮す
ると制限電圧がばらつくことになる。このばらつきによ
る影晋は、上記標準値による制限電圧がさらに上昇する
ため、場合によっては装置の許容最大電圧をオーバして
装置の絶縁破壊を生じさせる可能性がある。

本発明の目的は、Ｘ線管に並列に接続するＸ線管電圧制
限素子の制限電圧のばらつきによる影響を排除してＸＬ
Ａ管の絶縁破壊を確実に防止することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、Ｘ線管に並列接続され、Ｘ線管への印加電
圧を制限するＸ線管電圧制限素子に、その制限電圧を切
り替える切替器を設けることにより達成できる。

本発明は、Ｘ線管電圧制限素子として、単位バリスタを
直列接続してなる酸化亜鉛バリスタを用いる場合に、以
下の理由から特に好ましい。すなわち、Ｘ線管電圧制限
素子として用いる酸化亜鉛バリスタは、単位バリスタを
直列接続してなるものであり、直列接続する単位バリス
タ数を調整することにより、全体のバリスタ電圧を任意
に調整することができる。しかし、実際に接続する単位
バリスタの制限電圧のばらつきが不明である場合には、
直列接続してなる酸化亜鉛バリスタの制限電圧が不明に
なる。直列接続する単位バリスタの制限電圧のばらつき
を小さくするために、制限電圧を測定して選別する方法
があるが、製造ロットや歩留りの関係から実際には大き
な内辺を伴う。

このため単位バリスタのばらつきによる制限電圧の補正
は、直列接続した酸化亜鉛バリスタについて行う方法の
ほうが実現しやすい。この方法は、単位バリスタを直列
接続してなる酸化亜鉛バリスタの制限電圧を測定し、必
要な制限電圧になるよう酸化亜鉛バリスタに接続した制
限電圧切替器を用りで調整を行うものである。

〔作用〕

ｉＷ記切替器は、制限電圧を測定しながら切替可能であ
るため制限電圧の調整を容易に行うことができる。また
このように、制限電圧を単位バリスタなどの単一電圧制
限素子部の特性のばらつきに関係なく調整可能にしたこ
とにより、Ｘ線管電圧制限素子の制限電圧にばらつきが
あっても、Ｘ線管への許容値以上のオーバーシュートに
よる電圧印加を防止し、Ｘ線管の絶縁破壊を確実に防止
することができる。

〔実施例〕

以下１図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図
は、本発明によるＸ線発生袋口の基本的な構成例の要部
を示す回路図で１図中６〜１６は第４図と同様である。

１７及び１８も同様にＸ線管電圧制限素子である避雷器
、ここでは前記単位バリスタを複数個直列接続してなる
酸化亜鉛バリスタである。この場合、単位バリスタの直
列接続数量、換言すれば酸化亜鉛バリスタ１７．１８の
制限電圧が各々切替可能に一端側、図示例では接地側及
びこの接地側から適宜数の単位バリスタを介在させた複
数箇所、ここでは３箇所から切替端子が導出されている
。１９及び２０は、上記制限電圧切替のための切替器で
ある。

第２図は、上記酸化亜鉛バリスタ１７（１８）及びその
制限電圧を切り替える切替器１９（２０）部分の具体例
を示す図で、この図において第５図と同一符号は同−又
は相当部分を示す。この第２図に示すように、切替器１
９は、例えば接地電位の接続端子２６に短絡される単位
バリスタ２４の数量を切替可能にするなどにより、単位
バリスタ２４の直列接続数量を切替可能に接続される。

いま仮に、切替器１９が上記切替端子に接続された３つ
の切替接点Ａ、Ｂ、Ｃ備えているものとし、標１ｊｌｉ
状態では切替接点Ｂに接続されているとする。これを切
替接点Ａに切り替えると単位バリスタ２４は３つ短絡さ
れることになり、直列接続数量が減少する。この場合に
は、合計の制限電圧が低下する方向であるため制限電圧
を低下できる。

すりテわち、単位バリスタ２４の制限電圧が高い方向に
ばらつく場合に、このように短絡することにより、短絡
された単位バリスタ２４による制限′重圧に相当する電
圧だけ合計の（酸化亜鉛バリスタ１７の）制限電圧を低
下させることが可能である。

一方、切替接点Ｃに接続した場合には、合計の制限電圧
が上昇する方向となり、酸化亜鉛バリスタ１７の制限電
圧を上昇できる。

なお上述実施例では、切替器として３つの切替接点を備
え、また短絡する単位バリスタ数の増減を１つずつとし
た場合について説明したが、切替器の切替接点数を増減
させたり、￥ｉ絡する単位バリスタ数を１つではなく、
複数個にすることなど、種々に変形することができる。

また切替器は、第２図のような切替スイッチのみならず
、例えば、接地電位の接続端子と所望の単位バリスタ相
互接続部１箇所との間を単に短絡、開放するスイッチな
どを用いてもよい。

さらに上述実施例では、切替器を絶稼板に取り付け、絶
縁板が収納される容器の中の絶縁油中で切替接点を切り
替えるようにしたが、絶縁の良好な切替器やリード線を
用いることにより、上記容器の外部で切替接点を切り替
えるようにすることも可能であり、これらの構成につい
ても種々の変形が可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、Ｘ線管などの許容値（定格電圧ないし
許容電圧）を超えるようなオーバーシューｔ〜電圧が発
生した場合、Ｘ線管と並列に接続しであるＸ線管電圧制
限素子に前記許容値を超えるエネルギが流れ、Ｘ線管に
は許容値を超える電圧は印加されず、このためＸ線管の
絶縁破壊を防止することができる。しかも、Ｘ線管電圧
制限素子の制限電圧にばらつきがあっても、Ｘ線管の絶
縁破壊を確実に防止することができろという効果がある
。

特に、Ｘ線管電圧制限素子に酸化亜鉛バリスタを使用し
、その酸化亜鉛バリスタを、単位バリスタの複数個直列
接続で構成した場合５本発明では。

中６位バリスタの特性のばらつきによって生じる制限電
圧の変動を、切替器を用いて所定数の中−位バリスタを
短絡、開放することにより制限電圧の特性のばらつきを
補正可能とした。このため、制限電圧の精度向上を計る
ことができ、精度高くオーバーシュー１−電圧を吸収し
てＸ線管の絶縁破壊を確実に防止することができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の基本的構成例の要部を示す回路図
、第２図は本発明装置の具体例の要部を示す図、第３図
は従来装置の回路図、第４図はＸ線管の絶縁破壊防止用
にＲ雷器を’・＋’ｉｌえたＸ線発生゛責首の回路図、
第５図は第４図中の避雷器として用いる酸化亜鉛バリス
タの溝造例を示す図、第６図は酸化亜鉛バリスタの特性
を示す図である。 １・・・電源端子、３・・・単巻変圧器、４・・・刷子
、５Ｘ線放射用スイッチ回路、６・・・高電圧変圧器。 １１．１２・・・整流器、１５・・・Ｘ線管、１７．１
８・・・避雷器からなるＸ線管電圧制限素子（酸化亜鉛
バリスタ）、１９．２０・・切替器。 代理人　弁理士　小川勝男１・′ °（・ 第　１　コ ７−−−Ａ法律 ６−鋏Ｉα ｑ、ｌθ−二水ダ藤 ７−−−−割Ｕ詠 ８−一一鉛ｌじ ゲ、／σ−−−二炙ｃＩｌｌｌ禾し 茶 刀 ｖ２人（Ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｘ線放射用電源を開閉制御するＸ線放射用スイッチ
   回路と、このＸ線放射用スイッチ回路の出力電圧を昇圧
   する高電圧変圧器と、この高電圧変圧器の出力電圧を整
   流する整流器と、この整流器で整流された高電圧が印加
   されるＸ線管と、このＸ線管に並列接続され、Ｘ線管に
   所定値以上の電圧が印加されようとしたときに導通して
   その印加エネルギを吸収し、Ｘ線管への印加電圧を制限
   するＸ線管電圧制限素子と、このＸ線管電圧制限素子の
   制限電圧を切り替える切替器とを具備することを特徴と
   するＸ線発生装置。 ２、前記Ｘ線管電圧制限素子は酸化亜鉛バリスタを複数
   個直列接続してなり、前記切替器は前記酸化亜鉛バリス
   タの直列接続数量を切り替えることを特徴とする請求項
   １記載のＸ線発生装置。