JPH08213188A - 高電圧電源制御装置およびこれを用いたｘ線装置システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高電圧電源の放電の際に動作を自動的に再開す
る機能を備えたＸ線装置システムを提供する。 【構成】Ｘ線管５の高電圧電源２（およびフィラメント
加熱用電源３）を制御する高電圧電源制御回路１をフォ
ールトトレラント化する。これにより高電圧電源２の放
電の最中及び放電後のノイズによる高電圧電源制御回路
の誤動作を防止し、正常に動作することを保証する。こ
の正常動作が保証された高電圧電源制御回路１により
(1) 放電の継続時間及び電流を計測しその値を記録し、
(2) 記録した値から動作継続が可能かどうかを判断し、
(3) 動作継続が可能と判断した場合には電源を再投入
し、Ｘ線装置システムの動作を再開する。 【効果】高電圧放電の際に動作再開を確実かつ自動的に
実現することができ、Ｘ線装置システムの操作にかかる
手数を大幅に削減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高電圧電源制御装置に
関し、特に高電圧放電時に自動復旧する機能を備えた、
自動運転に好適な高電圧を使用するＸ線装置システム等
のシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線装置システムに使用されるＸ線管の
高電圧電源およびフィラメント加熱用電源をマイクロコ
ンピュータで制御することが行われている。これによ
り、電源電圧、フィラメント電流を撮影条件に則して木
目細かく制御したり、Ｘ線管の温度、発熱を制御するこ
とができる。また、マイクロコンピュータを、制御のた
めだけでなく、Ｘ線装置システムの診断機能にも使用す
ることが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術はＸ線装
置システムの操作を自動化することができる優れた利点
がある。しかし、高電圧電源の放電の際の動作の自動再
開のため、およびノイズによるマイクロコンピュータの
誤動作の防止のために、更に十分な考慮が必要である。

【０００４】Ｘ線装置システムの高電圧電源の放電は頻
繁に発生する。その多くの場合にはＸ線管および電源回
路に損傷をもたらすものではなく、そのまま動作継続が
可能である。しかし、ごくまれではあるが、そのまま動
作を継続させるとＸ線管および電源回路に重大な損傷を
もたらす場合がある。したがって、高電圧電源の放電時
にはＸ線装置システムの動作を一旦停止し、動作を継続
させても大丈夫であると確認したのちに動作を再開する
必要がある。つまり、高電圧電源の放電の度に人手によ
る確認、動作再開の操作が必要である。

【０００５】これら一連の操作をマイクロコンピュータ
により実現することが考えられる。これによれば、高電
圧電源の放電の際の動作の自動再開が行なえる可能性が
ある。しかし、従来技術では高電圧電源の放電の際のノ
イズによりマイクロコンピュータの誤動作が発生すると
いう問題点がある。つまり、せっかくＸ線装置システム
に制御のためのマイクロコンピュータを備えても、高電
圧電源の放電の際の動作の自動再開のためには使用でき
ないことになる。特に、動作を継続させても大丈夫かど
うかを判断する上で重要な情報となる放電の継続時間、
放電電流のデータは最も誤動作が発生しやすい放電最中
に収集しなければならないため、ノイズによる誤動作は
大きな問題である。

【０００６】本発明の第１の目的は高電圧電源の放電の
際に動作を自動的に再開する機能をを有する高電圧電源
制御装置およびこれを用いたＸ線装置システムを提供す
ることである。

【０００７】また本発明の第２の目的は、高電圧電源の
放電の際のノイズによるマイクロコンピュータの誤動作
を防止することができる高電圧電源制御装置およびこれ
を用いたＸ線装置システムを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を実現するため
に、本発明の装置は、負荷に接続された高電圧電源を制
御する高電圧電源制御装置であって、高電圧電源の放電
時に放電電流および放電継続時間を計測する計測手段
と、該計測の結果、放電電流の大きさが予め定めた閾値
を超えた状態が予め定めた時間以上継続したとき電源供
給を停止したままとし、継続しなかったときは電源供給
を自動復旧する制御手段とを備える。

【０００９】前記制御手段は冗長化されていることが望
ましく、例えば少なくとも３台のコンピュータからな
り、かつ、該コンピュータの出力の多数決を採る多数決
回路とを有する。

【００１０】本発明による高電圧電源制御装置は、他の
見地によれば、負荷に接続された高電圧電源を制御する
高電圧電源制御装置であって、高電圧電源の放電時に、
一旦、負荷への電源供給を遮断し、高電圧電源部および
負荷の異常の有無を自動的にチェックし、異常の無い場
合には電源供給を自動復旧することを特徴とする。

【００１１】また、本発明によるＸ線装置システムは、
Ｘ線管と、該Ｘ線管に高電圧を印加する高電圧電源と、
前記高電圧電源の放電が発生したときに、一旦、Ｘ線管
への電源供給を遮断し、高電圧電源およびＸ線管の異常
の有無を自動的にチェックし、異常の無い場合には電源
供給を自動復旧する高電圧電源制御装置とを備えるもの
である。

【００１２】このＸ線装置システムにおいて、Ｘ線管の
取替え時期を判定する取替え時期判定手段を有すること
が好ましい。この取替え時期判定手段は、例えば、放電
の発生頻度を監視し、該発生頻度が予め定めた閾値を超
えた場合にＸ線管の取替え時期であると判定するもので
ある。

【００１３】前記Ｘ線装置システムにおいて、高電圧電
源およびフィラメント加熱用電源の少なくとも一方を冗
長化してもよい。

【００１４】本発明によるＸ線装置システムは、他の見
地によれば、Ｘ線管と、Ｘ線管に高電圧を印加する高電
圧電源と、前記高電圧電源の放電頻度を監視し、前記該
放電頻度があらかじめ定められた閾値を超えた場合には
Ｘ線管の取替え時期である判定する取替え時期検手段と
を備える。

【００１５】

【作用】本発明では、高電圧電源の放電時に、一旦、負
荷への電源供給を遮断し、高電圧電源部および負荷の異
常の有無を自動的にチェックし、異常の無い場合には電
源供給を自動復旧する。

【００１６】この際、Ｘ線管の高電圧電源（および、場
合によってはフィラメント加熱用電源）を制御する高電
圧電源制御装置(マイクロコンピュータ)をフォールトト
レラント化する。これにより、高電圧電源の放電の最中
及び放電後のノイズによる高電圧電源制御装置の誤動作
を防止し、正常に動作することを保証する。

【００１７】具体的には、正常動作が保証された高電圧
電源制御装置により(1) 放電の継続時間及び電流を計測
しその値を記録し、(2) 記録した値から動作継続が可能
かどうかを判断し、(3) 動作継続が可能と判断した場合
には電源を再投入し、Ｘ線装置システムの動作を再開す
る。

【００１８】以上述べた一連の操作を冗長構成により正
常動作が保証された高電圧電源制御装置に実行させれ
ば、Ｘ線装置システムの高電圧放電の際に動作再開を確
実かつ自動的に実現することができる。

【００１９】

【実施例】以下、図面に従い本発明の実施例について詳
細に説明する。

【００２０】まず、図９に、本発明が適用されるＸ線撮
影用のシステムの構成を示す。このシステムは、Ｘ線管
５からＸ線を発生させるためのものであり、Ｘ線管５の
他に、制御整流器９１、高電圧電源２、フィラメント加
熱回路９８、制御システム９７からなる。高電圧電源２
は、高周波インバータ９２、高電圧トランス９５、高電
圧整流器９３、高電圧ケーブル９４等からなる。制御シ
ステム９７の制御の下で、制御整流器９１により３相ま
たは単相２００／４００ボルトの商用電源電圧を交流−
直流変換し、これを高周波インバータ９２で高周波の交
流に変換し、さらに、高周波の高電圧トランス９５で昇
圧し、高電圧ダイオード整流器９３で整流して、４０Ｋ
Ｖ〜１５０ｋＶの直流高電圧を得て、これをＸ線管５に
供給している。なお、Ｘ線管５には、そのフィラメント
を加熱する回路９８が設けられている。

【００２１】図１は、本発明によるＸ線装置システムの
実施例構成を示す。この実施例では、冗長化などの手法
によりフォールトトレラント化された高電圧電源制御回
路（制御装置）１が高電圧電源２を制御し、高電圧電源
２はＸ線管５の陽極に高電圧を印加する。高圧電源制御
回路１は図９の制御システム９７に対応する。電流検出
回路４は、図９の構成に追加したものであり、Ｘ線管５
の陽極に流れる電流を検出し、通常動作時には検出した
電流値を基に高電圧電源制御回路１、高電圧電源２を介
して、Ｘ線管５の陽極に流れる電流をフィードバック制
御する。また高電圧電源２の放電が発生した場合には、
電流検出回路４により得られた放電電流、放電継続時間
に基づき、放電後に動作継続が可能かどうかを判断す
る。

【００２２】本実施例では高電圧電源制御回路１がフォ
ールトトレラント化されている点が特徴であり、高電圧
放電によるノイズによっても誤動作することがない。従
って、高電圧電源制御回路１の誤動作が最も発生しやす
い高電圧電源の放電時でも正常動作が保証され、その間
に放電電流、放電継続時間の記録を収集することができ
る。さらに放電後には収集した放電電流、放電継続時間
の記録に基づき、その後の動作継続が可能かどうかを判
断し、動作継続が可能と判断した場合には電源を再投入
し、Ｘ線装置システムの動作を再開することができる。

【００２３】高電圧電源制御回路１をフォールトトレラ
ント化する方法については、冗長化して出力の多数決を
採る方法など多くの方法が既に提案または発明されてい
る。図６に、制御回路１のフォールトトレラント化の手
段として冗長化・多数決を採用した構成例を示す。この
例では、制御回路１は、３台のコンピュータ１ａ，１
ｂ，１ｃからなり、各コンピュータは、マイクロプロセ
ッサユニット１１、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３、インタフ
ェース回路Ｉ／Ｆ１４を有する。ＲＡＭ１２には、誤り
訂正回路ＥＣＣを付加することが望ましい。電流検出回
路４により検出された各部の電流はＡ／Ｄ変換器１６−
１〜１６−ｎによりデジタル信号に変換されて各コンピ
ュータ１ａ，１ｂ，１ｃに入力される。３台のコンピュ
ータは入力されたデータに基づいてそれぞれ処理を実行
し、高電圧電源２への制御出力（トリガ信号）を発生す
る。これらの制御出力は多数決回路１７に入力され、そ
れらの多数決に応じた出力信号を高電圧電源２へ出力す
る。

【００２４】図５に、高電圧電源２の構成例を示す。こ
こでは、電源回路を冗長化した例を示している。後述す
るようにフィラメント加熱用電源３をも制御回路１で制
御する場合、フィラメント加熱用電源３についても同様
な構成を採用することができる。図５に示すようにＮ個
の電源２１〜２Ｎを並列に接続することにより冗長化が
可能である。各電源回路の高周波インバータ９２の電力
素子５１のゲートには前述した多数決回路１７からのト
リガ信号が印加される。すなわち、トリガ信号のタイミ
ングによって、電力素子５１のターンオン、ターンオフ
が制御され、高電圧電源２の出力電圧が所望の大きさに
なるように制御される。この例では、電源回路が並列に
接続されているので、電源２１〜２Ｎ個々の出力をＰo
／Ｎとすると、電源２１〜２Ｎ全てが正常なときにはＰ
oの最大出力が得られ、電源２１〜２Ｎのなかでｎ個の
電源が故障した場合には（Ｎ−ｎ）Ｐo／Ｎの最大出力
が得られる。つまり、分割した電源のうち一部に故障が
あっても、最大出力が低下するだけで動作を継続するこ
とができる。また、Ｘ線撮影の際に常に最大電力を必要
とするのではないので、最大電力の低下は実用上許容で
き、全く問題とならない。

【００２５】この構成によれば、高電圧電源制御回路１
だけでなく、Ｘ線装置システムの主要な構成要素である
高電圧電源２、フィラメント加熱用電源３を冗長化する
ことができるので、Ｘ線装置システムの信頼性、可用性
(Availability)を高めることができる。

【００２６】図７に、電流検出回路４の構成例をシステ
ムの他の部分と共に示す。この例では、インバータ９２
のアーム電流はカレントトランス７１，７２で検出して
いる。インバータ出力電流はカレントトランス７０によ
り検出する。Ｘ線管５の管電流は高電圧整流器９３の一
端に設けた抵抗７３により検出する。また、電流ではな
いが、Ｘ線管５の管電圧はその両端間に直列接続した抵
抗からなる分圧器７４により検出される。なお、検出の
方法はこれらに限るものではなく、ホール素子型検出器
等を用いてもよい。

【００２７】図２は高電圧電源制御回路１が高電圧電源
２だけでなくフィラメント加熱用電源３も制御する実施
例である。本実施例によれば高電圧電源制御回路１が高
電圧電源２、フィラメント加熱用電源３の両方の制御回
路を兼ねることができるので、Ｘ線装置システムの構成
をより簡略化することができる。

【００２８】図３は高電圧電源の放電が発生した場合の
高電圧電源制御回路１での処理の流れを示す。高電圧電
源の放電が発生した場合（６０）、これは電流検出回路
４において管電流の過電流を検出することにより検出さ
れる（６１）。その際、高電圧電源制御回路１では放電
電流の大きさ及び継続時間を計測し記録する（６２）。
次いで高電圧電源２およびＸ線管５の保護のために電源
を一旦遮断する（６３）。続いて、記録した放電電流の
大きさ及び継続時間に基づきその後の動作継続が可能か
どうか判断する（６４）。この時、記録した放電電流の
大きさまたは継続時間はあらかじめ定められたしきい値
以下ならば動作継続が可能と判断し、上回るならば、動
作継続が不可能と判断する。動作継続が可能と判断され
た場合には、電源を再投入し動作を再開する（６５）。
また動作継続が不可能と判断された場合には、動作を停
止したままにし、警報を発する（６６）。以上述べた本
実施例によれば、従来手動で実施していたステップ６
４，６５，６６の手続きを自動的に実施することが可能
となる。

【００２９】また図１、図２の実施例に示したように高
電圧電源制御回路１をフォールトトレラント化すること
によりステップ６４，６５，６６の手続きを確実に実施
することができる上、ステップ６４，６５，６６の手続
きの自動化に不可欠な手続き６４の拠り所となる放電電
流の大きさ及び継続時間を計測し記録する手続（６２）
を確実に実施できるようになる。

【００３０】図８に各部の電流等の波形例を示し、本実
施例でのコンピュータによる判定処理について説明す
る。以下には、Ｘ線管５の管電流、管電圧、インバータ
出力電流、インバータアーム電流の例を示すが、これら
のうち少なくとも１つを用いる。あるいは複数を併用し
てもよい。

【００３１】図８（ａ）は管電流の波形例を示す。この
例では、管電流に対して予め正常／異常の閾値７１を定
め、管電流がこれを一定時間以上継続して超えた場合に
動作計継続不可能な異常と判定する。図の実線７２の場
合は閾値７１を超えるが瞬間的なので動作継続可能と判
定する。破線７３の場合は管電流が一定時間以上継続し
て閾値７１を超えているので動作継続不可能と判定す
る。

【００３２】図８（ｂ）は管電圧の波形例を示す。この
例では、管電圧に対して予め正常／異常の閾値７１を定
め、管電圧がこれを一定時間以上継続して下回った場合
に動作計継続不可能な異常と判定する。図の実線７５の
場合は閾値７４を下回るが瞬間的なので動作継続可能と
判定する。破線７６の場合は管電圧が一定時間以上継続
して閾値７６を下回っているので動作継続不可能と判定
する。

【００３３】図８（ｃ）はインバータ出力電流の波形例
を示す。この例では、インバータ出力電流に対して予め
正常／異常の閾値（の範囲）７７を定め、インバータ出
力電流がこれを一定時間以上継続して超えた場合に動作
計継続不可能な異常と判定する。図の実線７８の場合は
閾値７７を超えるが瞬間的なので動作継続可能と判定す
る。破線７９の場合はインバータ出力電流が一定時間以
上継続して閾値７７を超えているので動作継続不可能と
判定する。

【００３４】図８（ｄ）はインバータアーム電流の波形
例を示す。この例では、インバータアーム電流に対して
予め正常／異常の閾値８０を定め、インバータアーム電
流がこれを一定時間以上継続して超えた場合に動作計継
続不可能な異常と判定する。図の実線８１の場合は閾値
８０を超えるが瞬間的なので動作継続可能と判定する。
破線８２の場合はインバータアーム電流が一定時間以上
継続して閾値８０を超えているので動作継続不可能と判
定する。

【００３５】以上の例では、閾値を継続して超えた時間
を問題としたが、ある時間内に連続して２回以上閾値を
超えたら継続不可とするような変形例も考えられる。

【００３６】図４はＸ線管取替え時期を予告する機能を
加えた実施例における処理を示すフローチャートであ
る。ステップ６５，６７までは、図３に示した手順と同
じなので説明を省略する。ステップ６５での電源再投入
の後、放電の頻度を算出し（６７）、放電の頻度が予め
定められたしきい値と比較し（６８）、放電の頻度が予
め定められたしきい値を上回る場合にはＸ線管の取替え
時期であることを予告する（６９）。この実施例は、Ｘ
線管での高電圧電源の放電の要因の１つに陽極（ターゲ
ット）表面の荒れによる尖端への電荷集中があり、Ｘ線
管の寿命末期には高電圧電源の放電の頻度が高まるとい
う性質を利用したものである。本実施例によれば、Ｘ線
管の寿命を予め知ることができるので、不意にＸ線管の
故障によりＸ線装置システムが動作不能に陥ることを防
止できる。

【００３７】以上、Ｘ線装置システムに使用されるＸ線
管の高電圧電源制御回路についての実施例について説明
したが、Ｘ線管に限らず、高電圧の必要な電子管、とく
に進行波管、クライストロン、マグネトロンなどの送信
出力管の高電圧電源制御回路にも本発明は適用すること
ができる。

【００３８】

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、Ｘ線装置シ
ステムの高電圧放電の際に動作再開を確実かつ自動的に
実現することができ、Ｘ線装置システムの操作にかかる
手数を大幅に削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＸ線装置システムの構成例を示す
ブロック図。

【図２】本発明によるＸ線装置システムの他の構成例を
示すブロック図。

【図３】実施例における高電圧電源放電時の処理手順を
示すフローチャート。

【図４】Ｘ線管取替え時期予告のための処理手順を示す
フローチャート。

【図５】実施例において、電源を冗長化した場合の電源
構成を示す回路図。

【図６】実施例における制御回路の構成例を示すブロッ
ク図。

【図７】実施例における電流検出回路の構成を示す回路
ブロック図。

【図８】実施例における制御回路内の判定例を説明する
ための波形図。

【図９】本発明が適用されるＸ線装置システムの構成例
を示す回路ブロック図。

【符号の説明】

１……高電圧電源制御回路、１ａ，１ｂ，１ｃ…コンピ
ュータ、２……高電圧電源、３……フィラメント加熱用
電源、４……電流検出回路、５……Ｘ線管、９１…制御
整流器、９２…高周波インバータ、９３…高電圧整流
器、９４…高電圧ケーブル、９５…高電圧トランス、９
８…フィラメント加熱回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畠山 敬信 東京都千代田区内神田一丁目１番14号 株 式会社日立メディコ内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】負荷に接続された高電圧電源を制御する高
   電圧電源制御装置であって、 高電圧電源の放電時に放電電流および放電継続時間を計
   測する計測手段と、 該計測の結果、放電電流の大きさが予め定めた閾値を超
   えた状態が予め定めた時間以上継続したとき電源供給を
   停止したままとし、継続しなかったときは電源供給を自
   動復旧する制御手段と、 を備えたことを特徴とする高電圧電源制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の高電圧電源制御装置であっ
   て、前記制御手段は冗長化されていることを特徴とする
   高電圧電源制御装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の高電圧電源制御装置であっ
   て、前記制御手段は、少なくとも３台のマイクロコンピ
   ュータと、該マイクロコンピュータの出力の多数決を採
   る多数決回路とを有する高電圧電源制御装置。
4. 【請求項４】負荷に接続された高電圧電源を制御する高
   電圧電源制御装置であって、 高電圧電源の放電時に、一旦、負荷への電源供給を遮断
   し、高電圧電源部および負荷の異常の有無を自動的にチ
   ェックし、異常の無い場合には電源供給を自動復旧する
   ことを特徴とする高電圧電源制御装置。
5. 【請求項５】Ｘ線管と、 該Ｘ線管に高電圧を印加する高電圧電源と、 前記高電圧電源の放電が発生したときに、一旦、Ｘ線管
   への電源供給を遮断し、高電圧電源およびＸ線管の異常
   の有無を自動的にチェックし、異常の無い場合には電源
   供給を自動復旧する高電圧電源制御装置とを備え、 該高電圧電源制御装置は冗長化されていることを特徴と
   するＸ線装置システム。
6. 【請求項６】請求項５記載のＸ線装置システムであっ
   て、前記高電圧電源制御装置は、少なくとも３台のマイ
   クロコンピュータと、該マイクロコンピュータの出力の
   多数決を採る多数決回路とを有するＸ線装置システム。
7. 【請求項７】請求項５記載のＸ線装置システムであっ
   て、Ｘ線管の取替え時期を判定する取替え時期判定手段
   を有することを特徴とするＸ線装置システム。
8. 【請求項８】請求項７記載のＸ線装置システムであっ
   て、前記取替え時期判定手段は、放電の発生頻度を監視
   し、該発生頻度が予め定めた閾値を超えた場合にＸ線管
   の取替え時期であると判定するＸ線装置システム。
9. 【請求項９】請求項５記載のＸ線装置システムであっ
   て、高電圧電源およびフィラメント加熱用電源の少なく
   とも一方を冗長化したことを特徴とするＸ線装置システ
   ム。
10. 【請求項１０】Ｘ線管と、 該Ｘ線管に高電圧を印加する高電圧電源と、 前記高電圧電源の放電頻度を監視し、前記該放電頻度が
    あらかじめ定められた閾値を超えた場合にはＸ線管の取
    替え時期である判定する取替え時期検手段と、 を備えたＸ線装置システム。