JPS6196700A - Ｘ線装置 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は直列共振型ブリッジインバータを電源回路に用
いたＸｗＡ装置に関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点］ 従来のＸ線装置として、例えば米国特許第４２２５１８
８号等に開示されているように、いわゆる直列共振型ブ
リッジインバータ方式によるもがある。

この直列共振型ブリッジインバータ方式によるＸ線装置
は、例えば電源（一般には商用電源）より供給される交
流電圧を整流、平滑して直流電圧を得るとともに、この
直流電圧を互いに直列接続されかつスイッチング動作を
するスイッチング素子（サイリスタ）を介して変圧器の
一次巻線及び共振用コンデンサーを含む共振回路に断続
的に供給し、前記変圧器の二次巻線に誘起される交流出
力を基にＸ線管電圧を得るようにしだらのである。

このようなＸ線装置においては、何等かの原因で直列接
続された２個のスイッチング素子が同時　　。

に点弧状態になると、過大な短絡電流が流れスイッチン
グ素子の破損を招くという問題がある。

また、上述した短絡電流やＸ線装置の回路素子の地絡に
よる大きな地絡電流は高圧発生装置を始めとする変圧器
二次側の高圧回路部でも発生する。

このような問題に対処するため、第１のスイッチング素
子のターンオフ後、第２のスイッチング素子がターンオ
ンするように両スイッチング素子を１ｌｌＩＩＯする手
段がある。

しかしながら、かかる手段においてもなお回路素子の特
性のばらつき、スイッチング素子の制御手段から供給さ
れるゲートパルスの不安定性等により上述した問題が生
じないという保証はない。

さらに、ヒユーズ、またはブレーカ等による過電流保護
の手段もあるが、速断ヒユーズは一般に高価であり、ブ
レーカは応答性において劣るという欠点がある。

さらにまた、スイッチング素子には上述したようにター
ンオフ（逆回復）時間があり、これは通常高速のもので
も数十μｓにも及ぶ。

したがって、次のスイッチング素子の投入が制限される
上に、Ｘ線管電圧波形の脈動率にも影響ｉ　　　　　を
与え、出力線量の低下を招くという欠点がある。

［発明の目的］ 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡略か
つ安価＜Ｔ構成で過電流、短絡電流に対する十分な保護
を図り、しかも、Ｘ線管電圧波形の脈動率が少なく高出
力を得ることができるＸ線装謂を提供することを目的と
するものである。

［発明の概要］ 上記目的を達成するための本発明の概要は、入力される
交流電圧を整流、平滑して直、流電圧を出力する整流・
平滑手段と、少なくとも変圧器の一次巻線と共振用コン
デンサとからなる共振回路と、その共振回路に前記直流
電圧を所定の周期で印加するスイッチング手段とを備え
、前記変圧器の二次巻線に誘起される電圧を基にＸ線管
電圧を得るＸ線装置において、前記共振回路は３個の共
振用コンデンサを、前記スイッチング手段は三相ブリッ
ジ接続された整流素子及びスイッチング素子をそれぞれ
具備し、前記各コンデンサをスイッチング手段の各相中
間接続点にそれぞれ接続した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１図はＸ線装置の構成を示す回路図であり、１は本装
置に交流電圧を供給する電源である。また、２２は整流
器２ａ１２ｂ及び平滑用のコンデンサ３．４からなり、
電源１から供給される交流電圧を倍電圧整流したのち平
滑された直流電圧を出力する整流・平滑手段である。

６は共振回路で、この共振回路６は変圧器Ｔの一次巻線
６ａと、この−次巻線６ａにそれぞれ直列接続された共
振用コンデンサ５ａ、５ｂ、５ｃとから構成されている
。

そして、−次巻線６ａは各共振用コンデン＋Ｊ５ａ、５
ｂ、５ｃを介して後述する三相ブリッジ接続のスイッチ
ング手段２０の各相の中間接続点ａｂ、ｃに接続されて
いる。

前記変圧器Ｔの二次巻線６Ｃは４個のブリッジ接続され
た整流素子からなる高圧整流手段７に接続されている。

高圧整流手段７の直流出力は、平滑コンデンサ８、高圧
ケーブル１０ａ、１０ｂを介してＸ線管９のフィラメン
ト９ｂ、ｌ極９ａに印加されるとともに高圧整流手段７
の出力側に接続された分圧抵抗１１ａ、１１ｂからなる
電圧検出手段１１により検出される。

前記スイッチング手段２０は二相ブリッジインバータを
構成しており、具体的には、互いに逆並゛列接続された
スイッチング素子（サイリスタ）と整流素子との組合せ
を２組互いに直列に接続することにより１１！１を成し
、それが三相互いに並列に接続されている。尚、その各
スイッチング素子には第１図に示すようにＡからＦまで
の符号を与え、それに逆並列接続されるダイオードには
符号を特に与えない。

１９はスイッチング手段２０の制御手段であり、この制
御手段１９には、前記コンデンサ５ａ、５ｂ、５ｃと一
次巻線６ａとの間に介在させた電流検出手段（例えば変
流器（ＣＴ））１６による検出電流を電圧信号に変換す
るＩ／Ｖ（電流・電圧）変換手段１７の出力と、前記電
圧検出手段１１の出力とが入力され、前記各スイッヂン
グ素子Ａ〜Ｆに所定の周期ぐゲートパルス（タイミング
信号）を供給するようになっている。

尚、上述した変圧器Ｔ、高圧整流手段７、平滑コンデン
サ８、Ｘ線管９及び高圧ケーブル１０ａ、１０ｂは、対
地電圧７５ＫＶ程度の高電圧が印加されるため、Ｘ線装
置の筐体内部において電気絶縁油に浸漬されている。

次に、上記構成のＸ線装置の作用を第２図（ａ）（ｂ）
に示す変圧器Ｔの一次電流を示す波形及び制御手段１９
からスイッチング手段２０へ送出されるゲートパルスの
タイミングチャートをも参照して説明する。

電源１から供給された交流電圧は、整流器２ａ。

２ｂによって倍電圧整流され、コンデンサ３．４によっ
て平滑化されて三相ブリッジインバータからなるスイッ
チング手段２０の両極間に印加される。そしてこのスイ
ッチング手段２０の各スインｉ　　　チング素子Ａ−Ｆ
は１２０°の電気角だけ通電し、その点弧はＡ→Ｆ−Ｃ
→Ｂ→Ｅ→Ｄの順でサイクリックに行われる。この場合
、−次巻線６ａとコンデンサ５ａ　、５ｂ　、５ｃとか
らなる各直列共振回路の共振周期よりも長い周期で次の
ゲートパルスが投入されるようになっている。ちなみに
、その共振周期Ｔは次式で表わされる。

ここで、−相のみに着目すると、例えばスイッチング素
子Ａが導通している時は、スイッチング素子Ａ→接続点
ａ→共振用コンデンサ５ａ→−次巻線６ａに電流が流れ
る。ところで、共振回路６の一次巻線６ａ及び共振用コ
ンデンサ５ａは予め共振条件を満足するようにその各定
数が選択されているため、−次電流の半周期が終了する
と一次巻線６ａに蓄えられた磁気エネルギーによってこ
の一次電流は減衰振動を伴いつつ゛上記電流経路の逆方
向でかつスイッチング素子Ａに対して逆方向並列接続さ
れている整流素子を経由して流れる。

このとき、共振用コンデンサ５ａが今までと逆方向に（
負に）充電されると共に、その整流素子に流れる逆方向
の一次電流がスイッチング素子Ａの保持電流以下に減少
するとターンオフする。

次に、スイッチング素子Ａと別相に接続されたスイッチ
ング素子Ｆをターンオンさせるタイミングは前記スイッ
チング素子Ａのターンオフする時点を待たずに電流の零
位相にて投入できる。そして、スイッチング素子Ｆがタ
ーンオンすると、スイッチング素子Ｆ→接続点Ｃ→共振
用コンデンサ５Ｃ→−次巻線６ａに電流が流れる。そし
て、上述のごとく一次電流の半周期が終了すると、−次
巻線６ａに蓄えられた磁気エネルギーにより上記電流経
路とは逆方向の減衰振動を伴った一次電流が整流素子を
経由して流れる。

以下同様にして一次電流（共振電流）が一定の位相差を
もってサイクリックに流れる。

そして、変圧器Ｔの一次巻線６ａに一次電流が流れ二次
巻線６ｂに高圧が誘起され、この亦電圧は高圧整流手段
７．平滑コンデンサ８により整流、平滑された後Ｘ線管
９のフィラメント９ｂ、陽極９８間に印加される。した
がって、Ｘ線管９のＸ線曝射時には一次側に瞬時数百ア
ンペア（ビーク１直）程度の大電流が得られる。

尚、Ｘ線高電圧発生回路の出力電圧は前記各スイッチン
グ素子Ａ−Ｆの投入１を相を変化することにより、所望
の値に設定することができる。

また、上記の如く各スイッチング素子Ａ〜Ｆの個々のタ
ーンオンする繰り返し周期は通常の一相の場合（例えば
ＡとＢ）に比べ数倍以上長くなるとともに、次のターン
オンするスイッチング素子は別の相に接続されているた
め、導通状態にあるスイッチング素子のターンオフタイ
ムを待たずにゲートパルスを加えることが可能である。

さらに、トランスＴの一次電流及び出力電圧の安定性は
、電流検出手段１６ｉ／Ｖ変換器１７及び電圧検出手段
１１により検出された電圧に基づいて制御手段１９によ
り前記投入位相を適宜調整することにより高めることが
できる。

本発明は上述した実施例に限定されるものではなくその
要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、スイッチング手段２０の回路構成としてはハー
フブリッジでもフルブリッジでもよく、また、スイッチ
ング素子は、通常のサイリスクの他、ゲートターンオフ
サイリスタ（ＧＴＯ）でもジャイアントトランジスタ（
ＧＴＲ）でもよい。

また、入力電源も単相でも三相でもよく、高圧平滑コン
デンサも場合によっては省略することも可能である。

次に、上記実施例以外の変形例を第３図を参照して説明
する。

同図は第１図に示す装置のうち、共振回路６の変形例を
示すものであり、同図に示す共振回路６Ａは、共成用コ
ンデンサ５ａ、５ｂ、５ｃをそれぞれスイッチングＳＷ
１．ＳＷ２　、ＳＷ３を介してスイッチング手段２０の
各接続点ａ、ｂ、ｃに接続するとともに、共振用コンデ
ンサ５ａ及びスイッチＳＷ１と並列に共振用コンデンサ
５ｎ１゜５ｎ２．・・・・・・、５ｎｎ及びスイッチＳ
Ｗｎ　１　、５Ｗｎ２．・・・・・・、３Ｗｎｎの各直
列回路を接続することにより構成したものである。

ｉ　　　　　　そして、各スイッチＳＷＩ　、ＳＷ２　
、ＳＷ３　及びスイッチＳＷｎ　１．ＳＷｎ　２、−・
・・−８Ｗｎｎは、それぞれ第１図に示した制御手段１
９．により開開制御するようにしたものである。

このような共振回路６Ａを具備したＸ線装置は、まず制
御手段１９によりスイッチＳＷ２．８Ｗ３を開状態にし
てスイッチング手段２１単相の状Ｗｇ（スイッチング素
子Ａ、Ｂを含む状態）にし、次に、スイッチ５Ｗｎｔ〜
５Ｗｎｎのうち任意個数を投入することによりこの共振
回路６Ａのコンデンサ容量、すなわち、共振条件を変え
ることができる。

したがって、この共振回路６Ａを具備したＸ線装置によ
れば、特にＸ線管負荷が軽く管電圧の可変幅が狭い場合
に、共振回路６Ａの共振条件を適宜変えてＸ線管電圧を
広範囲に可変し得るという利点があり、ｘｍ負荷の軽い
場合に好適である。

尚、この場合スイッチング手段２０が単相であるため、
制御手段１９からこのスイッチング手段２０の２つのス
イッチング素子Ａ、Ｂに対し所定の周期で交互にゲート
パルスを加える必要があるが、このためには、制御手段
１９のゲートパルスの発４−周期及び個数を変えるか又
は別の制御手段を設けＸ線管負荷の軽い時には各スイッ
チＳＷＩ　。

ＳＷ２　、ＳＷ３．８Ｗｎ　ｔ　〜５Ｗｎｎの切換制御
とともにゲートパルスを２つのスイッチング素子Ａ。

Ｂに加えるようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述した本発明によれば、三相ブリッジ接続された
スイッチング手段と、３個の共振用コンデンサを具備し
たことによって、同一の相にあるスイッチング素子の同
時導通の危険性が少なくしたがって短絡電流などの異常
電流に基づく回路素子の破損が防止され安全性に優れた
Ｘ線装置を提供することができる。

また、各スイッチング素子１個当りの繰り返し周期が中
相のスイッチング手段の場合に比較し数倍以トに長くな
るため、低速型の安価なスイッチング素子を用いること
ができ装置価格の低減を図れる。さらに、順次ターンオ
ンするスイッチング素子が別の相に存在するため、導通
中のスイッチング素子のターンオフタイムを待たずに次
のスイッチング素子をターンオンすることが可能となっ
て、ＸＩＩ管電圧波形の脈動率を低減させることができ
、高出力でＸＩＩＪＩが十分な写真効果に優れたＸ線装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図（ａ　
）は第１図に示す装置の変圧器Ｔの一次電流を示す波形
図、第２図（ｂ　）はスイッチング手　　一段の各スイ
ッチング素子に加えられるゲートパルスのタイミングチ
ャート、第３図は本発明の変形例の要部を示す回路図で
ある。 ５ａ、５ｂ、５ｃ・・・・・・共振用コンデンサ、６・
・・・・・共振回路、　６ａ・・・・・・−次巻線、２
０・・・・・・スイッチング手段、 ２２・・・・・・整流・平滑手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力される交流電圧を整流、平滑して直流電圧を出力す
   る整流・平滑手段と、少なくとも変圧器の一次巻線と共
   振用コンデンサとからなる共振回路と、その共振回路に
   前記直流電圧を所定の周期で印加するスイッチング手段
   とを備え、前記変圧器の二次巻線に誘起される電圧を基
   にＸ線管電圧を得るＸ線装置において、前記共振回路は
   ３個の共振用コンデンサを、前記スイッチング手段は三
   相ブリッジ接続された整流素子及びスイッチング素子を
   それぞれ具備し、前記各コンデンサをスイッチング手段
   の各相中間接続点にそれぞれ接続したことを特徴とする
   Ｘ線装置。