(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源から入力した交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、コンデンサを含み前記整流回路の出力電圧を平滑する平滑回路と、この平滑回路の出力を高周波交流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路の出力を昇圧，整流してＸ線管に印加してＸ線を放射する如く構成するとともに、前記コンデンサの正負極間にスイッチング素子を有し、Ｘ線放射終了毎に前記スイッチング素子を閉路し前記コンデンサの残留電荷を放電させる放電制御回路とを備えたＸ線高電圧装置において、前記コンデンサの正負極間の電圧を検出する電圧検出回路と、前記放電の過程において前記コンデンサの正負極間に印加されたまま残す電圧レベルを設定する無負荷時コンデンサ電圧設定回路と、前記電圧検出回路の出力と無負荷時コンデンサ電圧設定回路の出力とが一致した時に前記放電制御回路へスイッチング素子の開路信号を出力する比較回路とを設けたことを特徴とするＸ線高電圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はＸ線高電圧装置に係り、特に交流電圧を整流平滑して直流電圧に変換したインバータに供給し高周波化した後に昇圧してＸ線管へ高電圧を印加するインバータ式のＸ線高電圧装置に好適な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線管へ高電圧を供給するＸ線高電圧装置は、近年上記の如きインバータ式が主流を占めている。このインバータ式Ｘ線高電圧装置の主回路は、商用電源より供給された交流電圧を、整流平滑回路にて直流電圧に変換し、その直流電圧をインバータ回路にて高周波交流電圧に変換して高圧変圧器へ印加して所定の電圧まで昇圧した後、整流回路で直流電圧にして高圧ケーブルを介してＸ線管に印加するように構成されている。
【０００３】
前記インバータ式Ｘ線高電圧装置における整流平滑回路は、サイリスタやトランジスタ等のスイッチング素子で構成した全波整流回路と、リアクトルとコンデンサとから成る平滑回路とで構成され、全波整流回路で商用電源から供給された交流電圧を直流電圧に変換し、平滑回路でリップルのない直流電圧としてインバータ回路へ供給している。
【０００４】
上記インバータ式Ｘ線高電圧装置では、Ｘ線管からＸ線を被検体へ照射してＸ線撮影を行う際に、前記整流平滑回路のスイッチング素子と、インバータ回路のスイッチング素子とをＸ線撮影信号に同期して駆動してＸ線管へ高電圧を印加するが、商用電源からの入力電圧を整流する整流回路の出力電圧は、コンデンサへの大きな突入電流を抑制するリアルトルを介して先ずコンデンサを充電した後にインバータ回路へ出力される。
【０００５】
そして、Ｘ線撮影の終了は、前記コンデンサの残留電荷による余分なＸ線放射を防止するために、インバータ回路のスイッチング素子を前記整流回路のスイッチング素子よりも早くか又はそれらと同時にオフするようになっている。このため、コンデンサには大きな残留電荷が生ずる。
この大きな残留電荷をそのまま放電すると、コンデンサの寿命を短かくし、また残留電荷量、即ちコンデンサの正負両極間の電位差がばらつくと、コンデンサの出力電圧を設定管電圧に対応するものとして管電圧のフィードバック制御を行うものでは、設定管電圧の基準となるコンデンサの出力電圧がばらつくため、従来は前記コンデンサの正負極間に抵抗とスイッチング端子を有した素子とから成る放電回路を設け、撮影終了後、前記スイッチング端子を閉じて、コンデンサの残留電荷を放電させてしまうようになっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
Ｘ線撮影装置は、Ｘ線撮影が瞬時に行い得ることがメリットとなっており、このメラットはＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの新画像診断用モダリティが現われた現在でも失われてはいない。
しかしながら、前述の瞬時にＸ線撮影ができるという点を、微視的に観た場合、前記インバータ式Ｘ線装置は従前の単相式や三相式Ｘ線高電圧装置にはなかった改良すべき点を有している。
すなわち、前述のように従来のインバータＸ線高電圧装置では、Ｘ線撮影の終了毎に前記コンデンサの残留電荷を全て放電させてしまうため、Ｘ線撮影をしようとしている操作者が、透視像の観察によって、まさに撮影するタイミングでＸ線撮影スイッチを操作しても、前記整流平滑回路では整流回路からの出力はコンデンサの充電に費やされ、インバータ回路への出力は時遅れを以って現れ、その時遅れ分だけＸ線放射が遅くなり、結局、撮影タイミングがスイッチ操作からずれてしまうこととなる。前記コンデンサの充電時間は、Ｘ線高電圧装置の容量によって異なるものであるが、０．５秒  から容量の大きな装置では１秒を超えることがある。
【０００７】
Ｘ線撮影のタイミングずれをなくすためには、Ｘ線管の回転陽極のロータアップ時間やフィラメントの加熱時間，カセッテレス式Ｘ線速写装置ではフィルムの撮影準備位置から撮影位置への移動時間等も短縮する必要があるが、前記コンデンサの充電に要する時間を短縮することも課題となっている。
本発明は上記課題を解決することを目的として成されたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、商用電源から入力した交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、コンデンサを含み前記整流回路の出力電圧を平滑する平滑回路と、この平滑回路の出力を高周波交流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路の出力を昇圧，整流してＸ線管に印加してＸ線を放射する如く構成するとともに、前記コンデンサの正負極間にスイッチング素子を有し、Ｘ線放射終了毎に前記スイッチング素子を閉路し前記コンデンサの残留電荷を放電させる放電制御回路とを備えたＸ線高電圧装置において、Ｘ線放射終了後の前記コンデンサの正負極間の電圧を検出する電圧検出回路と、前記放電の過程において前記コンデンサの正負極間に印加されたまま残す電圧レベルを設定する無負荷時コンデンサ電圧設定回路と、電圧検出回路の出力と無負荷時コンデンサ電圧設定回路の出力とが一致した時に前記放電制御回路へスイッチング素子の開路信号を出力する比較回路とを設けたものである。
【０００９】
【作用】
Ｘ線放射を行うとコンデンサには残留電荷が生ずる。電圧検出回路はコンデンサの両極間の電位差を検出してその値に対応した信号を出力する。電圧検出回路の出力は無負荷時コンデンサ電圧設定回路の出力と比較器で比較され、その比較値が一致した時に放電回路のスイッチング素子を開放して、放電を停止する。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面により説明する。図１は本発明の一実施例のインバータ式Ｘ線高電圧装置のブロック構成図である。図１において、１は商用三相交流電源、２はサイリスタを用いた第１の整流回路で、サイリスタ２１〜２６の点孤位相角を制御することにより、入力した交流電圧を直流電圧へ変換するとともに、出力電圧を可変制御するもの、３はリアクトルで第１の整流回路２から出力される電流がコンデンサ４へ急激に流れるのを抑制するもの、４は平滑用のコンデンサで、第１の整流回路２の出力電圧の波形を平滑するもので、リアクトル３とコンデンサ４とで平滑回路を構成している。
５はインバータ回路で、複数のスイッチング素子を交互にオン／オフさせることにより入力した直流電圧を高周波交流電圧に変換するものである。このインバータ回路には周知の如く各種の方式のものが用い得るが、本発明はそれらの方式のいかんを問わず用いることができる。
６は高圧変圧器で、インバータ回路５から出力された高周波交流を昇圧するもの、７は第２の整流回路で、高圧変圧器の出力を直流電圧に変換するもの、８はＸ線管で、前記第２の整流回路７からの直流高電圧が高圧ケーブルを通じて印加されるとＸ線を放射するものである。
【００１１】
次に、前記平滑回路のコンデンサ４の残留電荷を放電する回路の構成を説明する。図１において、コンデンサ４の正極を負極間に抵抗４１とリレー４２の常閉接点から成る放電回路が接続されている。また、コンデンサ４の正極と負極間にこれらの両極間の電位差を検出する電圧検出回路４３が接続される。この電圧検出回路４３の出力は比較器４４の一方の入力端へ接続されている。そして、比較器４４のもう一方の入力端は可変抵抗４５へ接続されている。この可変抵抗４５は、コンデンサ４の両極間にＸ線放射終了後の放電過程で所定レベルの電位差を残すための、その残りの電位差を設定するためのものである。比較器４４は電圧検出回路４３の出力と可変抵抗器４５のラインからの出力とが一致した時にハイレベルの信号を出力するようになっている。
【００１２】
４６はＮＯＲ回路で、その入力はＸ線放射信号（透視及び撮影のいずれでも良い。）と比較器４４の出力となっていて、入力がローレベルのときにハイレベルの信号を出力するもの、４２はリレーで、この常閉接点４２ｂが前記放電回路に挿入されている。なお、Ｘ線放射信号（Ｘ−ｒａｙ  ＯＮ）は、前記第１の整流回路２とインバータ回路５の双方へ出力され、それらの駆動開始指令とされるようになっている。
【００１３】
次に図２を混えて本実施例の装置の動作を説明する。図は、Ｘ線放射信号（Ｘ−ｒａｙ  ＯＮ）と、コンデンサ４の両極間の電圧と、実際のＸ線放射とのタイムチャートである。
【００１４】
Ｘ線条件、即ち、管電圧，管電流及びＸ線放射時間を設定し、操作者が時刻
ｔ０  にＸ線放射指令を図示を省略した操作卓のＸ線撮影スイッチから入力する。このＸ線放射指令はＸ−ｒａｙ  ＯＮ信号となって第１の整流回路２，インバータ回路５及びＮＯＲ回路４６へ入力する。これによって、第１の整流回路２とインバータ回路５によって上記管電圧をＸ線管８へ印加するように動作し始め、また、Ｘ−ｒａｙ  ＯＮ信号が入力したＮＯＲ回路４６はローレベルの信号を出力する。このローレベルの信号が入力するまでは、Ｘ線装置の電源を投入してからＮＯＲ回路４６はハイレベル信号を出力しているので、リレー４２は消勢していて、従ってリレー接点４２ｂは閉路している。従って初期条件として、この場合時刻ｔ０  においてコンデンサ４の両極間電圧は０Ｖとなっている。
【００１５】
時刻ｔ０  で第１の整流回路２とインバータ回路が動作を開始し、ＮＯＲ回路４６がローレベル信号を出力すると、リレー４２は付勢し、リレー接点４２ｂは開路し、第１の整流回路の出力によりコンデンサ４への充電が始まる。コンデンサ４への充電はリアクトル３のＬとコンデンサ４のＣの値によって決まる時定数で行われ、時刻ｔ１  でインバータ回路５へ電力が供給されＸ線放射が開始される。設定されたＸ線放射時間が経過した時刻ｔ２  にてＸ−ｒａｙ  ＯＦＦ信号が出力されると、第１の整流回路２及びインバータ回路５は動作を停止する。この瞬間にコンデンサ４の両極間にはそれまで充電されていた電荷がそのまま残っている。
【００１６】
Ｘ−ｒａｙ  ＯＦＦ信号がＮＯＲ回路４６に入力すると、ＮＯＲ回路４６の出力はローレベルとなり、リレー４２は消勢する。これにより、リレー接点４２ｂは閉じ、放電回路が作動する。そして、コンデンサ４の残留電荷はコンデンサ４のＣと抵抗４１のＲとにより決まる時定数で放電し、即ち、図２に示すようにコンデンサ４の両極間の電圧は低下する。
【００１７】
コンデンサ４の両極間の電圧は電圧検出回路４３で検出され、比較器４４へ入力される。比較器４４へは可変抵抗４５からの信号も入力している。可変抵抗
４５は予め所定の抵抗値に設定されている。その抵抗値は、コンデンサ４の両極間の電圧を図２に示すＶの２０〜３０％の電圧に対応した値の信号を出力するような値にされている。従って、電圧検出回路４３の出力がその値になった時刻
ｔ３  にて、比較器４４の出力がハイレベルとなる。
このハイレベルの信号がＮＯＲ回路４６に入力すると、ＮＯＲ回路４６の出力はローレベルとなり、リレー４２が付勢する。このため、リレー接点４２ｂは開放され、放電回路での放電が停止し、コンデンサ４の両極間には所定の電位差が残る。
【００１８】
次に、時刻ｔ４  にて操作者が再びＸ−ｒａｙ  ＯＮ信号を入力すると、ＮＯＲ回路４６の出力はローレベルのままであるので、リレー４２は付勢したまま維持され、リレー接点４２ｂも開放のままとなる。前記Ｘ−ｒａｙ  ＯＮ信号により第１の整流回路２及びインバータ回路５は動作を始める。これにより、第１の整流回路２からコンデンサ４へ充電電流が流れる。
この２回目のＸ線放射時には図２に示すように、コンデンサ４は時刻ｔ０  からの電位上昇より素速く充電され、時刻ｔ５  でＸ線が放射される。以下、その後は第１回目のＸ線放射終了後と同様な動作を繰り返す。
【００１９】
以上、本発明を一実施例を例示して説明したが、上記実施例では、第１回目のＸ線放射の撮影は従来と比較して速くはなっていないことと、装置の使用終了後にもコンデンサに残留電荷が残るという問題を抱えているが、第１番目の問題については、撮影前の予備Ｘ線放射又は透視Ｘ線での診断開始等で対応でき、また第２番目の問題は、撮影終了後の放電機構を設置する等の放策は取り得ると考えられることから、操作者にとって、インバータ式の装置のメリットを享受しつつ、撮影タイミングが早くなるメリットを享受できることになる。
【００２０】
尚、本発明は上記実施例に限定されることなく変形が可能であり、例えば、コンデンサの残留電位差は装置の使用管電圧によって任意に設定することができる。また放電用スイッチはリレー以外に手動でオン／オフする物でなければ良い。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、インバータ回路へ入力する電圧を平滑するコンデンサへの充電時間によって生じていたＸ線放射の時遅れが短縮でき、従来装置に比較して、よりリアルタイム撮影に近いＸ線撮影が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例になるＸ線高電圧装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示す装置のＸ線放射とコンデンサの充放電を示すタイムチャート。
【符号の説明】
４  コンデンサ
４１  抵抗
４２  リレー
４２ｂ  リレー接点
４３  電圧検出回路
４４  比較器
４５  可変抵抗
４６  ＮＯＲ回路
【図１】
0003605657.tif 000002
【図２】
0003605657.tif 000003