(57)【要約】【課題】インバータ装置を安定動作させ、装置破損のリスクを軽減させること。【解決手段】実施形態に係るインバータ装置は、並列に接続された複数のパワーデバイスと、制御部とを備える。制御部は、前記パワーデバイス間の発熱の偏りを抑制するように、各パワーデバイスを冷却する冷媒の流量を制御する。【選択図】図３
2019208732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に接続された複数のパワーデバイスと、
前記パワーデバイス間の発熱の偏りを抑制するように、各パワーデバイスを冷却する冷媒の流量を制御する制御部と
を備える、インバータ装置。
【請求項２】
前記複数のパワーデバイスが搭載され、当該パワーデバイスごとに設けられた複数の流路を有する冷却板をさらに備え、
前記制御部は、前記複数の流路それぞれに流通する冷媒の流量を制御する、
請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記冷却板の流路ごとに設けられ、各流路に冷媒を流通させる複数のバルブを有する電磁弁をさらに備え、
前記制御部は、前記電磁弁の各バルブを制御することで、前記冷媒の流量を制御する、
請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記インバータ装置の動作中に、前記冷媒の流量を動的に制御する、
請求項１〜３のいずれか一つに記載のインバータ装置。
【請求項５】
各パワーデバイスの温度又は各パワーデバイスの温度を間接的に示す測定部位の温度を監視する監視部をさらに備え、
前記制御部は、前記温度に基づいて、前記冷媒の流量を制御する、
請求項１〜４のいずれか一つに記載のインバータ装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記温度の過渡状態における変化から到達温度を予測し、当該到達温度に基づいて、前記冷媒の流量を制御する、
請求項５に記載のインバータ装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記温度の変化、及び、各パワーデバイス又は各測定部位の温度時定数に基づいて、前記到達温度を予測する、
請求項６に記載のインバータ装置。
【請求項８】
前記複数のパワーデバイスは、種類が異なるものであり、
前記制御部は、前記パワーデバイスごとの動作に応じて求められる冷却条件に応じて、前記冷媒の流量を制御する、
請求項１〜７のいずれか一つに記載のインバータ装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記インバータ装置が適用されるシステム、又は、前記インバータ装置の用途に応じた頻度で、前記冷媒の流量を制御する、
請求項１〜８のいずれか一つに記載のインバータ装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記インバータ装置の運転情報に基づいて、各パワーデバイスに生じる発熱の大きさを予測することで、前記冷媒の流量のフィードフォワード制御を行う、
請求項１〜９のいずれか一つに記載のインバータ装置。
【請求項１１】
前記インバータ装置は、磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場電源に適用されるものであって、
前記制御部は、前記運転情報として、前記傾斜磁場電源から傾斜磁場コイルに出力される電流の波形を示す情報を用いる、
請求項１０に記載のインバータ装置。
【請求項１２】
磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイルに傾斜磁場の波形に応じた電圧を出力するインバータ装置を備え、
前記インバータ装置は、
並列に接続された複数のパワーデバイスと、
前記パワーデバイス間の発熱の偏りを抑制するように、各パワーデバイスを冷却する冷媒の流量を制御する制御部と
を有する、傾斜磁場電源。
【請求項１３】
被検体が配置される撮像空間に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、
前記傾斜磁場の波形に応じた電圧を前記傾斜磁場コイルに出力するインバータ装置を有する傾斜磁場電源を備え、
前記インバータ装置は、
並列に接続された複数のパワーデバイスと、
前記パワーデバイス間の発熱の偏りを抑制するように、各パワーデバイスを冷却する冷媒の流量を制御する制御部と
を有する、磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インバータ装置、傾斜磁場電源、及び磁気共鳴イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大電流出力を求められるインバータ装置では、出力電流の制御に使用されるパワーデバイスを複数個並列接続することで電流を確保している。このようなインバータ装置では、本来の定格内での使用であっても、パワーデバイスの間で冷却に偏りが生じると、発熱の偏りに起因したパワーデバイスの破損が生じることがある。同様に、仮に冷却に偏りが無くとも、並列接続されたパワーデバイスの特性差に起因した発熱の偏りによって、パワーデバイスの破損が生じることもある。そして、このようにパワーデバイス間の発熱の偏りによってパワーデバイスの破損が生じた場合には、インバータ装置の動作が不安定乃至は装置破損に至ることがあり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２８７６５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１１８９６９号公報
【特許文献３】特開２０１０−１０４７７０号公報
【特許文献４】特開２００７−２５９６７２号公報
【特許文献５】特開平９−１２９７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、インバータ装置を安定動作させ、装置破損のリスクを軽減させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係るインバータ装置は、並列に接続された複数のパワーデバイスと、制御部とを備える。制御部は、前記パワーデバイス間の発熱の偏りを抑制するように、各パワーデバイスを冷却する冷媒の流量を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る傾斜磁場電源の構成例を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係るインバータ装置の構成例を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る制御機能によって行われる冷却制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、図４のステップＳ１１３に示したＷ１，Ｗ２の状態更新の処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、図４のステップＳ１０７及びＳ１１２に示したバルブバランスの処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、第３の実施形態に係る制御機能によって行われる到達温度の予測を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら、インバータ装置、傾斜磁場電源、及び磁気共鳴イメージング装置の実施形態について詳細に説明する。以下では、本願に係るインバータ装置を磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場電源に適用した場合の例を説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング（Magnetic  Resonance  Imaging：ＭＲＩ）装置の構成例を示す図である。
【０００９】
例えば、図１に示すように、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、全身用コイル４、局所用コイル５、寝台６、送信回路７、受信回路８、架台９、インタフェース１０、ディスプレイ１１、記憶回路１２、及び処理回路１３〜１６を備える。
【００１０】
静磁場磁石１は、被検体Ｓが配置される撮像空間に静磁場を発生させる。具体的には、静磁場磁石１は、中空の略円筒状（中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む）に形成されており、内周側に配置された撮像空間に静磁場を発生させる。例えば、静磁場磁石１は、略円筒状に形成された冷却容器と、当該冷却容器内に充填された冷却材（例えば、液体ヘリウム等）に浸漬された超伝導磁石等の磁石とを有する。なお、静磁場磁石１は、例えば、永久磁石を用いて静磁場を発生させるものであってもよい。
【００１１】
傾斜磁場コイル２は、被検体Ｓが配置される撮像空間に傾斜磁場を発生させる。具体的には、傾斜磁場コイル２は、中空の略円筒状（中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む）に形成されており、傾斜磁場電源３から供給される電流に基づいて、内周側に配置された撮像空間に傾斜磁場を発生させる。また、傾斜磁場コイル２は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸それぞれに対応するＸコイル、Ｙコイル、及びＺコイルを有しており、傾斜磁場電源３から各コイルに供給される電流に応じて、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の各軸方向に沿った傾斜磁場を撮像空間に発生させる。
【００１２】
ここで、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、ＭＲＩ装置１００に固有の装置座標系を構成する。例えば、Ｘ軸は、水平方向に沿うように設定され、Ｙ軸は、鉛直方向に沿うように設定され、Ｚ軸は、傾斜磁場コイル２の軸方向に一致し、静磁場磁石１によって発生する静磁場の磁束に沿うように設定される。
【００１３】
傾斜磁場電源３は、傾斜磁場コイル２が有するＸコイル、Ｙコイル、及びＺコイルそれぞれに個別に電流を供給することで、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の各軸方向に沿った傾斜磁場を撮像空間に発生させる。このように、傾斜磁場電源３が、Ｘコイル、Ｙコイル、及びＺコイルそれぞれに適宜に電流を供給することによって、互いに直交するリードアウト方向、位相エンコード方向、及びスライス方向それぞれに沿った傾斜磁場を発生させることができる。
【００１４】
ここで、リードアウト方向に沿った軸、位相エンコード方向に沿った軸、及びスライス方向に沿った軸は、撮像の対象となるスライス領域又はボリューム領域を規定するための論理座標系を構成する。具体的には、リードアウト方向、位相エンコード方向、及びスライス傾斜磁場それぞれに沿った傾斜磁場が、静磁場磁石１によって発生する静磁場に重畳されることで、被検体Ｓから発生するＭＲ信号に空間的な位置情報を付与する。リードアウト方向の傾斜磁場は、リードアウト方向の位置に応じてＭＲ信号の周波数を変化させることで、リードアウト方向に沿った位置情報をＭＲ信号に付与する。位相エンコード傾斜磁場は、位相エンコード方向に沿ってＭＲ信号の位相を変化させることで、位相エンコード方向に沿った位置情報をＭＲ信号に付与する。スライス傾斜磁場は、スライス方向に沿った位置情報をＭＲ信号に付与する。例えば、スライス傾斜磁場は、撮像領域がスライス領域の場合には、スライス領域の方向、厚さ、枚数を決めるために用いられ、撮像領域がボリューム領域である場合には、スライス方向の位置に応じてＭＲ信号の位相を変化させるために用いられる。
【００１５】
全身用コイル４は、被検体Ｓが配置される撮像空間にＲＦ磁場を印加し、当該ＲＦ磁場の影響によって被検体Ｓから発生するＭＲ信号を受信するＲＦコイルである。具体的には、全身用コイル４は、中空の略円筒状（中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む）に形成されており、送信回路７から供給されるＲＦパルス信号に基づいて、内周側に配置された撮像空間にＲＦ磁場を印加する。また、全身用コイル４は、ＲＦ磁場の影響によって被検体Ｓから発生するＭＲ信号を受信し、受信したＭＲ信号を受信回路８へ出力する。例えば、全身用コイル４は、ＱＤ（quadrature）コイルである。
【００１６】
局所用コイル５は、被検体Ｓから発生したＭＲ信号を受信するＲＦコイルである。具体的には、局所用コイル５は、被検体Ｓの部位ごとに用意されたＲＦコイルであり、被検体Ｓの撮像が行われる際に、撮像対象の部位の近傍に配置される。そして、局所用コイル５は、全身用コイル４によって印加されるＲＦ磁場の影響によって被検体Ｓから発生したＭＲ信号を受信し、受信したＭＲ信号を受信回路８へ出力する。なお、局所用コイル５は、被検体ＳにＲＦ磁場を印加する送信コイルの機能をさらに有していてもよい。その場合には、局所用コイル５は、送信回路７に接続され、送信回路７から供給されるＲＦパルス信号に基づいて、被検体ＳにＲＦ磁場を印加する。例えば、局所用コイル５は、サーフェスコイルや、複数のサーフェスコイルで構成されたアレイコイルである。
【００１７】
寝台６は、被検体Ｓが載置される天板６ａを備え、被検体Ｓの撮像が行われる際に、被検体Ｓが載置された天板６ａを撮像空間に移動する。例えば、寝台６は、天板６ａの長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平衡になるように設置されている。
【００１８】
送信回路７は、静磁場中に置かれた対象原子核に固有のラーモア周波数に対応するＲＦパルス信号を全身用コイル４に出力する。具体的には、送信回路７は、パルス発生器、ＲＦ発生器、変調器、及び増幅器を有する。パルス発生器は、ＲＦパルス信号の波形を生成する。ＲＦ発生器は、共鳴周波数のＲＦ信号を発生する。変調器は、ＲＦ発生器によって発生したＲＦ信号の振幅をパルス発生器によって発生した波形で変調することで、ＲＦパルス信号を生成する。増幅器は、変調器によって発生したＲＦパルス信号を増幅して全身用コイル４に出力する。
【００１９】
受信回路８は、全身用コイル４及び局所用コイル５によって受信されたＭＲ信号に基づいてＭＲ信号データを生成し、生成したＭＲ信号データを処理回路１４に出力する。具体的には、受信回路８は、検波器を有しており、当該検波器によって、全身用コイル４及び局所用コイル５によって受信されたＭＲ信号から共鳴周波数の成分を差し引くことでＭＲ信号データを生成し、生成したＭＲ信号データを処理回路１４に出力する。
【００２０】
架台９は、略円筒状（中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む）に形成された中空のボア９ａを有し、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、及び全身用コイル４を支持している。具体的には、架台９は、静磁場磁石１の内周側に傾斜磁場コイル２を配置し、傾斜磁場コイル２の内周側に全身用コイル４を配置し、全身用コイル４の内周側にボア９ａを配置した状態で、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、及び全身用コイル４それぞれを支持している。ここで、架台９が有するボア９ａ内の空間が、被検体Ｓの撮像が行われる際に被検体Ｓが配置される撮像空間となる。
【００２１】
なお、ここでは、ＭＲＩ装置１００が、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２及び全身用コイル４それぞれが略円筒状に形成された、いわゆるトンネル型の構成を有する場合の例を説明するが、実施形態はこれに限られない。例えば、ＭＲＩ装置１００は、被検体Ｓが配置される撮像空間を挟んで対向するように一対の静磁場磁石、一対の傾斜磁場コイル及び一対のＲＦコイルを配置した、いわゆるオープン型の構成を有していてもよい。この場合には、一対の静磁場磁石、一対の傾斜磁場コイル及び一対のＲＦコイルによって挟まれた空間が、トンネル型の構成におけるボアに相当する。
【００２２】
インタフェース１０は、操作者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付ける。具体的には、インタフェース１０は、処理回路１６に接続されており、操作者から受け取った入力操作を電気信号へ変換して処理回路１６に出力する。例えば、インタフェース１０は、撮像条件や関心領域（Region  Of  Interest：ＲＯＩ）の設定等を行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、及び音声入力回路等によって実現される。なお、本明細書において、インタフェース１０は、マウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路もインタフェース１０の例に含まれる。
【００２３】
ディスプレイ１１は、各種情報及び各種画像を表示する。具体的には、ディスプレイ１１は、処理回路１６に接続されており、処理回路１６から送られる各種情報及び各種画像のデータを表示用の電気信号に変換して出力する。例えば、ディスプレイ１１は、液晶モニタやＣＲＴ（Cathode  Ray  Tube）モニタ、タッチパネル等によって実現される。
【００２４】
記憶回路１２は、各種データを記憶する。具体的には、記憶回路１２は、ＭＲ信号データや画像データを記憶する。例えば、記憶回路１２は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子やハードディスク、光ディスク等によって実現される。
【００２５】
処理回路１３は、寝台制御機能１３ａを有する。寝台制御機能１３ａは、制御用の電気信号を寝台６へ出力することで、寝台６の動作を制御する。例えば、寝台制御機能１３ａは、インタフェース１０を介して、天板６ａを長手方向、上下方向又は左右方向へ移動させる指示を操作者から受け付け、受け付けた指示に従って天板６ａを移動するように、寝台６が有する天板６ａの移動機構を動作させる。
【００２６】
処理回路１４は、データ収集機能１４ａを有する。データ収集機能１４ａは、各種のパルスシーケンスを実行することで、被検体ＳのＭＲ信号データを収集する。具体的には、データ収集機能１４ａは、処理回路１６から出力されるシーケンス実行データに従って、傾斜磁場電源３、送信回路７及び受信回路８を駆動することで、パルスシーケンスを実行する。ここで、シーケンス実行データは、パルスシーケンスを表すデータであり、傾斜磁場電源３が傾斜磁場コイル２に電流を供給するタイミング及び供給する電流の強さ、送信回路７が全身用コイル４に供給するＲＦパルス信号の強さや供給タイミング、受信回路８がＭＲ信号を検出する検出タイミング等を規定した情報である。そして、データ収集機能１４ａは、パルスシーケンスを実行した結果として、受信回路８からＭＲ信号データを受信し、受信したＭＲ信号データを記憶回路１２に記憶させる。ここで、データ収集機能１４ａによって受信されたＭＲ信号データの集合は、前述したリードアウト傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場、及びスライス傾斜磁場によって付与された位置情報に応じて２次元又は３次元に配列されることで、ｋ空間を構成するデータとして記憶回路１２に記憶される。
【００２７】
処理回路１５は、画像生成機能１５ａを有する。画像生成機能１５ａは、記憶回路１２に記憶されたＭＲ信号データに基づいて画像を生成する。具体的には、画像生成機能１５ａは、データ収集機能１４ａによって記憶回路１２に記憶されたＭＲ信号データを読み出し、読み出したＭＲ信号データに後処理、即ち、フーリエ変換等の再構成処理を施すことで画像を生成する。また、画像生成機能１５ａは、生成した画像の画像データを記憶回路１２に記憶させる。
【００２８】
処理回路１６は、主制御機能１６ａを有する。主制御機能１６ａは、ＭＲＩ装置１００が有する各構成要素を制御することで、ＭＲＩ装置１００の全体制御を行う。具体的には、主制御機能１６ａは、操作者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）をディスプレイ１１に表示する。そして、主制御機能１６ａは、インタフェース１０を介して受け付けられた入力操作に応じて、ＭＲＩ装置１００が有する各構成要素を制御する。例えば、主制御機能１６ａは、インタフェース１０を介して操作者から撮像条件の入力を受け付ける。そして、主制御機能１６ａは、受け付けた撮像条件に基づいてシーケンス実行データを生成し、当該シーケンス実行データを処理回路１４に送信することで、各種のパルスシーケンスを実行する。また、例えば、主制御機能１６ａは、操作者からの要求に応じて、記憶回路１２から画像データを読み出してディスプレイ１１に出力する。
【００２９】
ここで、上述した処理回路１３〜１６は、例えば、プロセッサによって実現される。この場合に、各処理回路が有する処理機能は、例えば、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路１２に記憶される。各処理回路は、記憶回路１２から各プログラムを読み出して実行することで、各プログラムに対応する機能を実現する。ここで、各処理回路は、複数のプロセッサによって構成され、各プロセッサがプログラムを実行することによって各処理機能を実現するものとしてもよい。また、各処理回路が有する処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。また、ここでは、単一の記憶回路１２が各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明したが、複数の記憶回路を分散して配置して、処理回路が個別の記憶回路から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。
【００３０】
このような構成のもと、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００では、傾斜磁場電源３が、処理回路１４から送信される入力信号に基づいて、撮像空間に印加される傾斜磁場の波形に応じた電圧を傾斜磁場コイル２に出力する。ここで、入力信号は、傾斜磁場コイル２に発生させる傾斜磁場の波形を表す信号であり、パルスシーケンスが実行される際に印加される傾斜磁場の波形を電流で模擬した信号である。
【００３１】
図２は、第１の実施形態に係る傾斜磁場電源３の構成例を示す図である。
【００３２】
例えば、図２に示すように、本実施形態に係る傾斜磁場電源３は、電源装置３ａと、インバータ装置２０とを備える。
【００３３】
電源装置３ａは、ＭＲＩ装置１００の一部又はＭＲＩ装置１００とは別に設けられた電源設備（図示は省略）から供給される電力に基づいて、インバータ装置２０に直流電力を供給する。
【００３４】
インバータ装置２０は、並列に接続された複数のパワーデバイスを備えており、電源装置３ａから供給される直流電力に基づいて、撮像空間に印加される傾斜磁場の波形に応じた電圧を傾斜磁場コイル２に出力する。
【００３５】
例えば、インバータ装置２０は、第１のパワーデバイス２１ａと、第２のパワーデバイス２１ｂと、第３のパワーデバイス２１ｃと、第４のパワーデバイス２１ｄと、第５のパワーデバイス２１ｅと、第６のパワーデバイス２１ｆと、第７のパワーデバイス２１ｇと、第８のパワーデバイス２１ｈと、電解コンデンサ２２と、電流センサ２３と、処理回路２４とを備える。
【００３６】
ここで、各パワーデバイスは、スイッチング素子であり、トランジスタやダイオード等を有する。例えば、トランジスタは、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）である。また、ダイオードは、ＦＷＤ（Free  Wheeling  Diode）である。
【００３７】
第１のパワーデバイス２１ａと第２のパワーデバイス２１ｂ、第３のパワーデバイス２１ｃと第４のパワーデバイス２１ｄ、第５のパワーデバイス２１ｅと第６のパワーデバイス２１ｆ、第７のパワーデバイス２１ｇと第８のパワーデバイス２１ｈは、それぞれ、並列に接続されている。また、第１のパワーデバイス２１ａと第３のパワーデバイス２１ｃ、第２のパワーデバイス２１ｂと第４のパワーデバイス２１ｄ、第５のパワーデバイス２１ｅと第７のパワーデバイス２１ｇ、第６のパワーデバイス２１ｆと第８のパワーデバイス２１ｈは、それぞれ、直列に接続されている。
【００３８】
そして、第１のパワーデバイス２１ａ、第２のパワーデバイス２１ｂ、第５のパワーデバイス２１ｅ、及び第６のパワーデバイス２１ｆは、それぞれ、電源装置３ａの正側の端子に接続されている。また、第３のパワーデバイス２１ｃ、及び第４のパワーデバイス２１ｄ、第７のパワーデバイス２１ｇ、及び第８のパワーデバイス２１ｈは、それぞれ、電源装置３ａの負側の端子に接続されている。また、第１のパワーデバイス２１ａと第３のパワーデバイス２１ｃとの間の経路は、第２のパワーデバイス２１ｂと第４のパワーデバイス２１ｄとの間の経路に接続されている。また、第５のパワーデバイス２１ｅと第７のパワーデバイス２１ｇとの間の経路は、第６のパワーデバイス２１ｆと第８のパワーデバイス２１ｈの間の経路に接続されている。また、第１のパワーデバイス２１ａと第３のパワーデバイス２１ｃとの間の経路には、傾斜磁場コイル２が有する負側の端子が接続されている。また、第６のパワーデバイス２１ｆと第８のパワーデバイス２１ｈの間の経路には、傾斜磁場コイル２が有する正側の端子が接続されている。
【００３９】
これにより、第１のパワーデバイス２１ａ、第２のパワーデバイス２１ｂ、第３のパワーデバイス２１ｃ、第４のパワーデバイス２１ｄ、第５のパワーデバイス２１ｅ、第６のパワーデバイス２１ｆ、第７のパワーデバイス２１ｇ、及び第８のパワーデバイス２１ｈは、フルブリッジ回路を構成しており、電源装置３ａから供給される直流電力に基づいて、傾斜磁場コイル２にパルス電圧を出力する。
【００４０】
具体的には、第１のパワーデバイス２１ａが、フルブリッジ回路における１段目の第１のレグの上アームとなっており、第３のパワーデバイス２１ｃが、１段目の第１のレグの下アームとなっている。また、第２のパワーデバイス２１ｂが、２段目の第１のレグの上アームとなっており、第４のパワーデバイス２１ｄが、２段目の第１のレグの下アームとなっている。また、第５のパワーデバイス２１ｅが、１段目の第２のレグの上アームとなっており、第７のパワーデバイス２１ｇが、１段目の第２のレグの下アームとなっている。また、第６のパワーデバイス２１ｆが、２段目の第２のレグの上アームとなっており、第８のパワーデバイス２１ｈが、２段目の第２のレグの下アームとなっている。
【００４１】
このような構成によれば、第１のパワーデバイス２１ａ、第２のパワーデバイス２１ｂ、第７のパワーデバイス２１ｇ、及び第８のパワーデバイス２１ｈをそれぞれオフにし、第３のパワーデバイス２１ｃ、第４のパワーデバイス２１ｄ、第５のパワーデバイス２１ｅ、及び第６のパワーデバイス２１ｆをそれぞれオンにした場合には、傾斜磁場コイル２に順方向に電流が流れるようになる。一方、第１のパワーデバイス２１ａ、第２のパワーデバイス２１ｂ、第７のパワーデバイス２１ｇ、及び第８のパワーデバイス２１ｈをそれぞれオンにし、第３のパワーデバイス２１ｃ、第４のパワーデバイス２１ｄ、第５のパワーデバイス２１ｅ、及び第６のパワーデバイス２１ｆをそれぞれオフにした場合には、傾斜磁場コイル２に逆方向に電流が流れるようになる。そして、これらの二つの状態を交互に切り替えることによって、任意のパルス幅のパルス電圧を連続して出力できるようになる。
【００４２】
なお、ここでは、インバータ装置２０におけるフルブリッジ回路の段数が２段である場合の例を説明するが、当該フルブリッジ回路の段数はこれに限られず、１段であってもよいし、３段以上であってもよい。
【００４３】
電解コンデンサ２２は、電源装置３ａと、第１のパワーデバイス２１ａ、第２のパワーデバイス２１ｂ、第３のパワーデバイス２１ｃ、第４のパワーデバイス２１ｄ、第５のパワーデバイス２１ｅ、第６のパワーデバイス２１ｆ、第７のパワーデバイス２１ｇ、及び第８のパワーデバイス２１ｈとの間に配置されており、電源装置３ａから各パワーデバイスに供給される電流を平滑化する。
【００４４】
電流センサ２３は、インバータ装置２０の出力端に流れる電流を検出し、検出した電流の大きさを示すフィードバック信号を処理回路２４に送信する。
【００４５】
処理回路２４は、処理回路１４から送信される入力信号に基づいて、各パワーデバイスを駆動することで、撮像空間に印加される傾斜磁場の波形に応じたパルス電圧を傾斜磁場コイル２に出力する。
【００４６】
具体的には、処理回路２４は、処理回路１４から送信される入力信号と、電流センサ２３から送信されるフィードバック信号とを受信し、受信した入力信号とフィードバック信号との差分である誤差信号を生成する。そして、処理回路２４は、生成された誤差信号をＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）変調し、ＰＷＭ変調された信号に基づいて各パワーデバイスを駆動することで、誤差信号の大きさに合わせたパルス電圧を発生させる。
【００４７】
ここで、処理回路２４は、第１のパワーデバイス２１ａ、第２のパワーデバイス２１ｂ、第７のパワーデバイス２１ｇ、及び第８のパワーデバイス２１ｈをそれぞれオフにし、第３のパワーデバイス２１ｃ、第４のパワーデバイス２１ｄ、第５のパワーデバイス２１ｅ、及び第６のパワーデバイス２１ｆをそれぞれオンにした状態と、第１のパワーデバイス２１ａ、第２のパワーデバイス２１ｂ、第７のパワーデバイス２１ｇ、及び第８のパワーデバイス２１ｈをそれぞれオンにし、第３のパワーデバイス２１ｃ、第４のパワーデバイス２１ｄ、第５のパワーデバイス２１ｅ、及び第６のパワーデバイス２１ｆをそれぞれオフにした状態とを交互に切り替えるように、各パワーデバイスを駆動することで、誤差信号の大きさに合わせたパルス電圧を発生させる。
【００４８】
すなわち、処理回路２４は、電流センサ２３から送信されるフィードバック信号に基づいて、処理回路１４から送信される入力信号と一致した電流が傾斜磁場コイル２に流れるように、各パワーデバイスから傾斜磁場コイル２に出力されるパルス電圧を制御する。
【００４９】
ここで、上述したインバータ装置２０のように、複数のパワーデバイスを並列に接続して実装したインバータ装置では、本来の定格内での使用であっても、パワーデバイスの間で冷却に偏りが生じると、発熱の偏りに起因したパワーデバイスの破損が生じることがある。同様に、仮に冷却に偏りが無くとも、並列接続されたパワーデバイスの特性差（製造上の誤差等によって初期状態から生じている特性差、経年劣化等によって後発的に生じる特性差等を含む）に起因した発熱の偏りによって、パワーデバイスの破損が生じることもある。そして、このようにパワーデバイス間の発熱の偏りによってパワーデバイスの破損が生じた場合には、インバータ装置２０の動作が不安定、乃至は装置破損に至ることがあり得る。
【００５０】
このようなことから、本実施形態に係るインバータ装置２０は、パワーデバイス間の発熱の偏りを抑制することによって、インバータ装置を安定動作させ、装置破損のリスクを軽減させることができるように構成されている。
【００５１】
具体的には、インバータ装置２０は、パワーデバイス間の発熱の偏りを抑制するように、各パワーデバイスを冷却する冷媒の流量を制御する制御部を備える。
【００５２】
ここで、本実施形態では、インバータ装置２０は、複数のパワーデバイスが搭載され、当該パワーデバイスごとに設けられた複数の流路を有する冷却板を備える。そして、制御部は、冷却板に設けられた複数の流路それぞれに流通する冷媒の流量を制御する。
【００５３】
また、本実施形態では、インバータ装置２０は、冷却板の流路ごとに設けられ、各流路に冷媒を流通させる複数のバルブを有する電磁弁を備える。そして、制御部は、電磁弁の各バルブを制御することで、冷媒の流量を制御する。
【００５４】
また、本実施形態では、インバータ装置２０は、各パワーデバイスの温度を監視する監視部をさらに備える。そして、制御部は、監視部によって監視された温度に基づいて、冷媒の流量を制御する。
【００５５】
以下、このような構成を有するインバータ装置２０について、詳細に説明する。なお、本実施形態では、冷媒として冷却水が用いられる場合の例を説明する。また、本実施形態では、冷却板として、水冷板が用いられる場合の例を説明する。
【００５６】
図３は、第１の実施形態に係るインバータ装置２０の構成例を示す図である。
【００５７】
なお、ここでは、第１のパワーデバイス２１ａと第２のパワーデバイス２１ｂとの間で行われる冷却制御を例に挙げて説明するが、第３のパワーデバイス２１ｃと第４のパワーデバイス２１ｄとの間、第５のパワーデバイス２１ｅと第６のパワーデバイス２１ｆとの間、第７のパワーデバイス２１ｇと第８のパワーデバイス２１ｈとの間でも、同様の冷却制御が行われる。
【００５８】
例えば、図３に示すように、本実施形態に係るインバータ装置２０は、水冷板２５と、電磁弁２６とを備える。
【００５９】
水冷板２５は、第１のパワーデバイス２１ａ及び第２のパワーデバイス２１ｂが搭載されており、冷却水が流通する第１の流路２５ａ及び第２の流路２５ｂを有する。ここで、第１の流路２５ａは、第１のパワーデバイス２１ａが配置された位置に設けられており、第２の流路２５ｂは、第２のパワーデバイス２１ｂが配置された位置に設けられている。
【００６０】
電磁弁２６は、水冷板２５の第１の流路２５ａに冷却水を流通させる第１のバルブ２６ａと、第２の流路２５ｂに冷却水を流通させる第２のバルブ２６ｂとを有する。
【００６１】
ここで、水冷板２５の第１の流路２５ａは、一端が、電磁弁２６の第１のバルブ２６ａを介して流入管２７ａに接続されており、他端が、流出管２７ｂに接続されている。また、水冷板２５の第２の流路２５ｂは、一端が、電磁弁２６の第２のバルブ２６ｂを介して流入管２７ａに接続されており、他端が、流出管２７ｂに接続されている。
【００６２】
そして、電磁弁２６は、ＭＲＩ装置１００の一部又はＭＲＩ装置１００とは別に設けられた冷却装置（図示は省略）から流入管２７ａを介して供給される冷却水を、第１のバルブ２６ａ及び第２のバルブ２６ｂそれぞれに振り分ける。そして、電磁弁２６の第１のバルブ２６ａ及び第２のバルブ２６ｂを介して、水冷板２５の第１の流路２５ａ及び第２の流路２５ｂそれぞれを流通した冷却水は、流出管２７ｂを介して、冷却装置に戻される。
【００６３】
このように、本実施形態に係るインバータ装置２０は、水冷板２５の第１の流路２５ａ及び第２の流路２５ｂそれぞれに冷却水を流通させることで、第１のパワーデバイス２１ａと第２のパワーデバイス２１ｂとを個別に冷却できるように構成されている。
【００６４】
そして、本実施形態では、処理回路２４が、監視機能２４ａと、制御機能２４ｂとを有する。ここで、監視機能２４ａは、監視部の一例である。また、制御機能２４ｂは、制御部の一例である。
【００６５】
監視機能２４ａは、第１のパワーデバイス２１ａに設けられた第１の温度センサ２８ａを介して、第１のパワーデバイス２１ａの温度を検出する。また、監視機能２４ａは、第２のパワーデバイス２１ｂに設けられた第２の温度センサ２８ｂを介して、第２のパワーデバイス２１ｂの温度を検出する。
【００６６】
制御機能２４ｂは、第１のパワーデバイス２１ａと第２のパワーデバイス２１ｂとの間の発熱の偏りを抑制するように、各パワーデバイスを冷却する冷却水の流量を制御する。具体的には、制御機能２４ｂは、監視機能２４ａによって検出された各パワーデバイスの温度に基づいて、電磁弁２６の各バルブを制御することで、水冷板２５の各流路に流通する冷却水の流量を制御する。
【００６７】
本実施形態では、制御機能２４ｂは、インバータ装置２０の動作中に、以下で説明するように、各パワーデバイスを冷却する冷却水の流量を動的に制御する。
【００６８】
なお、以下の説明では、第１のパワーデバイス２１ａの温度をＴ１、第２のパワーデバイス２１ｂの温度をＴ２、第１のパワーデバイス２１ａを冷却する冷却水の流量をＷ１、第２のパワーデバイス２１ｂを冷却する冷却水の流量をＷ２、冷却装置から供給することが可能な冷却水の全体流量をＷTOTALとする。
【００６９】
図４は、第１の実施形態に係る制御機能２４ｂによって行われる冷却制御の処理手順を示すフローチャートである。
【００７０】
例えば、図４に示すように、制御機能２４ｂは、監視機能２４ａによって検出されたＴ１とＴ２との差ΔＴを算出する（ステップＳ１０１）。
【００７１】
そして、ΔＴの絶対値が予め設定された閾値ΔＴTH以下である場合には（ステップＳ１０２，下）、制御機能２４ｂは、第１のパワーデバイス２１ａと第２のパワーデバイス２１ｂとの間の発熱の偏りが許容範囲内に収まっているとみなして、後述するＷ１，Ｗ２の状態更新の処理を行った後に（ステップＳ１１３）、ステップＳ１０１の処理に戻る。
【００７２】
一方、ΔＴの絶対値がΔＴTHより大きい場合には、制御機能２４ｂは、第１のパワーデバイス２１ａと第２のパワーデバイス２１ｂとの間の発熱の偏りが許容範囲外であるとみなして、以下の処理を実行する。
【００７３】
まず、ΔＴがΔＴTHより大きい場合には（ステップＳ１０２，左）、制御機能２４ｂは、Ｔ１が許容範囲を超えてＴ２より高くなっているとみなして、Ｗ１が調整可能であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、制御機能２４ｂは、その時点で設定されているＷ１の調整範囲に基づいて、Ｗ１が当該調整範囲内である場合に、Ｗ１が調整可能であると判定し、Ｗ１が当該調整範囲外である場合に、Ｗ１が調整可能でないと判定する。
【００７４】
そして、Ｗ１が調整可能であると判定した場合には（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、制御機能２４ｂは、Ｗ１を予め設定されたΔＷ１だけ増加させ、また、ＷTOTALをΔＷ１だけ増加させる（ステップＳ１０４）。これにより、Ｗ１を増加させた分だけ第１のパワーデバイス２１ａの冷却が強められ、その結果、第１のパワーデバイス２１ａの温度が低下して、第２のパワーデバイス２１ｂの温度に近付くことになる。
【００７５】
また、Ｗ１が調整可能でないと判定した場合には（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、制御機能２４ｂは、Ｗ２が調整可能であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ここで、制御機能２４ｂは、その時点で設定されているＷ２の調整範囲に基づいて、Ｗ２が当該調整範囲内である場合に、Ｗ２が調整可能であると判定し、Ｗ２が当該調整範囲外である場合に、Ｗ２が調整可能でないと判定する。
【００７６】
そして、Ｗ２が調整可能であると判定した場合には（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、制御機能２４ｂは、Ｗ２を予め設定されたΔＷ２だけ減少させ、また、ＷTOTALをΔＷ２だけ減少させる（ステップＳ１０６）。これにより、Ｗ２を減少させた分だけ第２のパワーデバイス２１ｂの冷却が弱められ、その結果、第２のパワーデバイス２１ｂの温度が上昇して、第１のパワーデバイス２１ａの温度に近付き、並列接続されたパワーデバイスの損失をバランスするよう作用することになる。
【００７７】
このように、制御機能２４ｂは、Ｔ１が許容範囲を超えてＴ２より高くなっているとみなした場合には、第１のパワーデバイス２１ａの冷却を強めることで、第１のパワーデバイス２１ａの温度を低下させて第２のパワーデバイス２１ｂの温度に近付けるか、又は、第２のパワーデバイス２１ｂの冷却を弱めることで、第２のパワーデバイス２１ｂの温度を上昇させて第１のパワーデバイス２１ａの温度に近付ける。これにより、第１のパワーデバイス２１ａと第２のパワーデバイス２１ｂとの間の発熱の偏りが抑制されることになる。
【００７８】
こうして、Ｗ１を増加、又は、Ｗ２を減少させた後に、制御機能２４ｂは、後述するバルブバランスの処理を行い（ステップＳ１０７）、さらに、後述するＷ１，Ｗ２の状態更新の処理を行った後に（ステップＳ１１３）、ステップＳ１０１の処理に戻る。
【００７９】
また、Ｗ１，Ｗ２のいずれも調整可能でないと判定した場合には（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、制御機能２４ｂは、ＷTOTALが不足している旨の警告をディスプレイ１１等に出力するように処理回路１６の主制御機能１６ａに指示し、また、各パワーデバイスの出力を縮退させた後に（ステップＳ１１４）、ステップＳ１０１の処理に戻る。
【００８０】
一方、ΔＴが−ΔＴTHより小さい場合には（ステップＳ１０２，右）、制御機能２４ｂは、制御機能２４ｂは、Ｔ２が許容範囲を超えてＴ１より高くなっているとみなして、Ｗ２が調整可能であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。ここで、制御機能２４ｂは、その時点で設定されているＷ２の調整範囲に基づいて、Ｗ２が当該調整範囲内である場合に、Ｗ２が調整可能であると判定し、Ｗ２が当該調整範囲外である場合に、Ｗ２が調整可能でないと判定する。
【００８１】
そして、Ｗ２が調整可能であると判定した場合には（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、制御機能２４ｂは、Ｗ２を予め設定されたΔＷ２だけ増加させ、また、ＷTOTALをΔＷ２だけ増加させる（ステップＳ１０９）。これにより、Ｗ２を増加させた分だけ第２のパワーデバイス２１ｂの冷却が強められ、その結果、第２のパワーデバイス２１ｂの温度が低下して、第１のパワーデバイス２１ａの温度に近付くことになる。
【００８２】
また、Ｗ２が調整可能でないと判定した場合には（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、制御機能２４ｂは、Ｗ１が調整可能であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、制御機能２４ｂは、その時点で設定されているＷ１の調整範囲に基づいて、Ｗ１が当該調整範囲内である場合に、Ｗ１が調整可能であると判定し、Ｗ１が当該調整範囲外である場合に、Ｗ１が調整可能でないと判定する。
【００８３】
そして、Ｗ１が調整可能であると判定した場合には（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、制御機能２４ｂは、Ｗ１を予め設定されたΔＷ１だけ減少させ、また、ＷTOTALをΔＷ１だけ減少させる（ステップＳ１１１）。これにより、Ｗ１を減少させた分だけ第１のパワーデバイス２１ａの冷却が弱められ、その結果、第１のパワーデバイス２１ａの温度が上昇して、第２のパワーデバイス２１ｂの温度に近付き、並列接続されたパワーデバイスの損失をバランスするよう作用することになる。
【００８４】
このように、制御機能２４ｂは、Ｔ２が許容範囲を超えてＴ１より高くなっているとみなした場合には、第２のパワーデバイス２１ｂの冷却を強めることで、第２のパワーデバイス２１ｂの温度を低下させて第１のパワーデバイス２１ａの温度に近付けるか、又は、第１のパワーデバイス２１ａの冷却を弱めることで、第１のパワーデバイス２１ａの温度を上昇させて第２のパワーデバイス２１ｂの温度に近付ける。これにより、第１のパワーデバイス２１ａと第２のパワーデバイス２１ｂとの間の発熱の偏りが抑制されることになる。
【００８５】
こうして、Ｗ２を増加、又は、Ｗ１を減少させた後に、制御機能２４ｂは、後述するバルブバランスの処理を行い（ステップＳ１１２）、さらに、後述するＷ１，Ｗ２の状態更新の処理を行った後に（ステップＳ１１３）、ステップＳ１０１の処理に戻る。
【００８６】
また、Ｗ２及びＷ１のいずれも調整可能でないと判定した場合には（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、制御機能２４ｂは、ＷTOTALが不足している旨の警告をディスプレイ１１等に出力するよう処理回路１６の主制御機能１６ａに指示し、また、各パワーデバイスの出力を縮退させた後に（ステップＳ１１４）、ステップＳ１０１の処理に戻る。
【００８７】
図５は、図４のステップＳ１１３に示したＷ１，Ｗ２の状態更新の処理の処理手順を示すフローチャートである。
【００８８】
例えば、図５に示すように、制御機能２４ｂは、前回のＷTOTALと現在のＷTOTALとを比較する（ステップＳ２０１）。
【００８９】
そして、現在のＷTOTALが前回のＷTOTALより大きい場合には（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、制御機能２４ｂは、Ｗ１，Ｗ２の調整範囲を予め設定された大きさだけ拡大し、その旨の要求を処理回路１６に送信する（ステップＳ２０２）。
【００９０】
この要求を受信した処理回路１６では、主制御機能１６ａが、この要求を受信した処理回路１６では、主制御機能１６ａが、Ｗ１，Ｗ２の調整範囲を拡大した分だけＷTOTALを増加させるように冷却装置を制御する。これにより、ＷTOTALの律則が緩められる。
【００９１】
なお、このとき、主制御機能１６ａは、例えば、ＭＲＩ装置１００全体の状況から、当該要求の可否を判定する。例えば、主制御機能１６ａは、ＷTOTALを増加させた結果、ＷTOTALが予め設定された上限値を超える場合には、ＭＲＩ装置１００全体の状況に応じて、インバータ装置２００の動作を継続することが可能か否かを判定する。そして、インバータ装置２００の動作を継続することが可能であると判定した場合には、主制御機能１６ａは、ＷTOTALの上限値を更新しつつ、ＷTOTALを増加させるように冷却装置を制御する。また、インバータ装置２００の動作を継続することが可能でないと判定した場合には、主制御機能１６ａは、インバータ装置２０の動作を停止させる。
【００９２】
一方、現在のＷTOTALが前回のＷTOTALより小さい場合には（ステップＳ２０１，Ｎｏ、ステップＳ２０３，Ｙｅｓ）、制御機能２４ｂは、Ｗ１，Ｗ２の調整範囲を予め設定された大きさだけ縮小し、その旨の許可を処理回路１６の主制御機能１６ａに送信する（ステップＳ２０４）。この許可を受信した主制御機能１６ａは、Ｗ１，Ｗ２の調整範囲を縮小した分だけＷTOTALを下げるように冷却装置を制御する。これにより、冷却に用いられる冷却水の流量を抑えることができ、省エネルギーに寄与することができる。
【００９３】
なお、前回のＷTOTALが現在のＷTOTALと等しい場合には（ステップＳ２０１，Ｎｏ、ステップＳ２０３，Ｎｏ）、制御機能２４ｂは、ＷTOTALの制御は行わずに、Ｗ１，Ｗ２の状態更新の処理を終了する。
【００９４】
このように、ＷTOTALを動的に制御することによって、効率よくパワーデバイスを冷却することができ、かつ、省エネルギーにも寄与することができる。
【００９５】
図６は、図４のステップＳ１０７及びＳ１１２に示したバルブバランスの処理の処理手順を示すフローチャートである。
【００９６】
例えば、図６に示すように、制御機能２４ｂは、バルブバランス又は全体流量のどちらがＷ１，Ｗ２の調整範囲の律則となっているかを判定する（ステップＳ３０１）。ここで、制御機能２４ｂは、現在のＷTOTALが予め設定された流量既定値以上となっている場合に、全体流量が律則となっていると判定する。また、制御機能２４ｂは、現在のＷTOTALが流量既定値未満である場合において、Ｗ１が予め設定された範囲を超えてＷ２より大きくなっているとき、又は、Ｗ２が予め設定された範囲を超えてＷ１より大きくなっているときに、Ｗ１，Ｗ２のバランスが崩れているとみなして、バルブバランスが律則となっていると判定する。
【００９７】
そして、バルブバランスが律則となっていると判定した場合には（ステップＳ３０１，下）、制御機能２４ｂは、Ｗ１から予め設定されたバルブ基準値を減算した値の絶対値と、Ｗ２から予め設定されたバルブ基準値を減算した値の絶対値とを比較する（ステップＳ３０２）。
【００９８】
ここで、Ｗ１からバルブ基準値を減算した値の絶対値が、Ｗ２からバルブ基準値を減算した値の絶対値より大きい場合には（ステップＳ３０２，Ｙｅｓ）、制御機能２４ｂは、Ｗ１がバルブ基準値に近付くように、第１のバルブ２６ａ及び第２のバルブ２６ｂを平衡操作する（ステップＳ３０３）。これにより、制御機能２４ｂは、各バルブの操作量の比率を維持しつつ、Ｗ１をバルブ基準値に近付ける事ができる。
【００９９】
一方、Ｗ１からバルブ基準値を減算した値の絶対値が、Ｗ２からバルブ基準値を減算した値の絶対値以下である場合には（ステップＳ３０２，Ｎｏ）、制御機能２４ｂは、Ｗ２がバルブ基準値に近付くように、第１のバルブ２６ａ及び第２のバルブ２６ｂを平衡操作する（ステップＳ３０４）。これにより、制御機能２４ｂは、各バルブの操作量の比率を維持しつつ、Ｗ２をバルブ基準値に近付ける事ができる。
【０１００】
なお、全体流量が律則となっていると判定した場合には（ステップＳ３０１，右）、制御機能２４ｂは、各バルブの平衡操作は行わずに、バルブバランスの処理を終了する。
【０１０１】
このように、各バルブの操作量の比率を維持しつつ、Ｗ１，Ｗ２をバルブ基準値に近付けることによって、ＷTOTALが十分にある場合に、Ｗ１，Ｗ２の流量比を安定させることができる。一方、ＷTOTALが十分にない場合、すなわち、全体流量が律則となっている場合には、図５に示したＷ１，Ｗ２の状態更新の処理によって、Ｗ１，Ｗ２の調整範囲を拡大する旨の要求が処理回路１６に送信されて、ＷTOTALの律則が緩められることになる。
【０１０２】
以上、処理回路２４が有する監視機能２４ａ及び制御機能２４ｂについて説明したが、上述した監視機能２４ａ及び制御機能２４ｂは、例えば、それぞれが独立した電気回路によって実現される。
【０１０３】
または、例えば、処理回路２４は、プロセッサによって実現される。この場合には、例えば、処理回路２４が有する監視機能２４ａ及び制御機能２４ｂは、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で所定の記憶回路に記憶されている。そして、処理回路２４は、記憶回路からプログラムを読み出して実行することで、当該プログラムに対応する処理機能を実現する。換言すると、当該プログラムを読み出した状態の処理回路２４は、図３の処理回路２４内に示された各処理機能を有することとなる。この場合に、図４〜６に示した各ステップの処理は、例えば、処理回路２４が、制御機能２４ｂに対応するプログラムを所定の記憶回路から読み出して実行することにより実現される。
【０１０４】
また、図３では、監視機能２４ａ及び制御機能２４ｂが単一の処理回路２４によって実現される場合の例を示したが、実施形態はこれに限られない。例えば、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路２４を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することによって各処理機能を実現するものとしても構わない。また、処理回路２４が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。
【０１０５】
上述したように、第１の実施形態によれば、制御機能２４ｂが、並列に接続された複数のパワーデバイス間の発熱の偏りを抑制するように、各パワーデバイスを冷却する冷却水の流量を制御することによって、インバータ装置を安定動作させ、装置破損のリスクを軽減させることができる。
【０１０６】
また、第１の実施形態によれば、制御機能２４ｂが、インバータ装置２０の動作中に、各パワーデバイスを冷却する冷却水の流量を動的に制御することによって、インバータ装置２０の動作中に各パワーデバイスの特性バラつきに起因した発熱偏りが生じた場合でも、リアルタイムに発熱を均等化させることができる。
【０１０７】
このように、第１の実施形態では、複数個並列接続された各パワーデバイスの温度監視を行って、冷却系起因やパワーデバイス特性起因による発熱偏りを動的に補正することで、各パワーデバイスの破損を防ぎ、インバータ装置２０を安定動作させることが可能になる。また、第１の実施形態では、冷却水を制御及び最適配分することで、インバータ装置２０を安定動作させるうえで必要にして十分なエネルギー（リソース使用）に抑えることが可能になり、省エネにも貢献することができる。
【０１０８】
なお、上述した第１の実施形態は、インバータ装置２０の構成の一部を適宜に変更して実施することも可能である。そこで、以下では、第１の実施形態に係るいくつかの変形例を第２〜第６の実施形態として説明する。なお、以下で説明する第２〜６の実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明することとし、第１の実施形態と共通する内容については詳細な説明を省略する。
【０１０９】
（第２の実施形態）
例えば、第１の実施形態では、監視機能２４ａが、各パワーデバイスの温度を監視する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。
【０１１０】
例えば、監視機能２４ａは、各パワーデバイスの温度を監視する代わりに、各パワーデバイスの温度を間接的に示す測定部位の温度を監視してもよい。この場合には、例えば、監視機能２４ａは、各パワーデバイスの温度を間接的に示す測定部位として、パワーデバイスごとに設けられた、水冷板２５の各流路から流出する冷却水の温度を監視する。または、例えば、監視機能２４ａは、各パワーデバイスの温度を間接的に示す測定部位として、水冷板２５における各パワーデバイスが配置された箇所の温度を監視する。
【０１１１】
そして、例えば、制御機能２４ｂは、測定部位の温度を、第１の実施形態におけるパワーデバイスの温度（Ｔ１，Ｔ２）に代えて用いることで、第１の実施形態と同様に、冷却水の流量を制御する。
【０１１２】
（第３の実施形態）
また、第１の実施形態では、制御機能２４ｂが、各パワーデバイスの温度に基づいて、冷却水の流量を制御する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。
【０１１３】
例えば、制御機能２４ｂは、各パワーデバイスの温度の過渡状態における変化から到達温度を予測し、当該到達温度に基づいて、冷却水の流量を制御してもよい。この場合には、例えば、制御機能２４ｂは、各パワーデバイスの温度の変化、及び、各パワーデバイスの温度時定数に基づいて、到達温度を予測する。
【０１１４】
図７は、第３の実施形態に係る制御機能２４ｂによって行われる到達温度の予測を説明するための図である。
【０１１５】
例えば、図１２に示すように、パワーデバイスの温度Ｔは、動作を開始した後に、時間ｔの経過とともに徐々に上昇して、到達温度Ｔaに達する。ここで、例えば、温度時定数は、初期温度から到達温度Ｔaの６３％に達するまでの時間として定義される。
【０１１６】
このような特性から、例えば、制御機能２４ｂは、各パワーデバイスの温度上昇の速さｄＴ／ｄｔから到達温度Ｔaを予測する。具体的には、制御機能２４ｂは、温度上昇の速さｄＴ／ｄｔを所定のサンプリング間隔ごとに算出し、ｄＴ／ｄｔの傾きから温度時定数を算出する。そして、制御機能２４ｂは、ｄＴ／ｄｔの変化及び温度時定数から到達温度Ｔaを予測する。ここで、温度時定数を算出する方法や到達温度Ｔaを予測する方法としては、公知の方法を用いることが可能である。なお、各パワーデバイスの温度時定数が既知である場合には、温度時定数の算出は省略することができる。
【０１１７】
その後、制御機能２４ｂは、予測した到達温度Ｔaを、第１の実施形態におけるパワーデバイスの温度（Ｔ１，Ｔ２）に代えて用いることで、第１の実施形態と同様に、冷却水の流量を制御する。
【０１１８】
このように、各パワーデバイスの温度の過渡状態における変化から到達温度を予測して冷却水の流量を制御することによって、温度が定常状態に至る前に流量制御を行うことができ、温度の変動に対する冷却制御の応答性を高めることが可能になる。
【０１１９】
なお、第３の実施形態でも、各パワーデバイスの温度の代わりに、各パワーデバイスの温度を間接的に示す測定部位の温度が用いられてもよい。この場合に、第３の実施形態によれば、過渡状態における温度上昇の速さに加えて、各測定部位の温度時定数を加味して到達温度を予測することによって、温度監視の対象となる測定部位を設定する際の自由度を高めることができる。
【０１２０】
（第４の実施形態）
また、第１の実施形態では、冷却制御の対象となる各パワーデバイスがスイッチング素子である場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。
【０１２１】
例えば、冷却制御の対象となる複数のパワーデバイスは、トランジスタとダイオードのように、種類が異なるものであってもよい。この場合には、制御機能２４ｂは、パワーデバイスごとの動作に応じて求められる冷却条件に応じて、冷却水の流量を制御する。なお、ここでいう冷却条件は、例えば、発熱の偏りが許容範囲内であるか否かを判定するための温度の閾値等であり、各パワーデバイスの特定等に応じて適切な条件が設定される。
【０１２２】
これにより、異なる種類のパワーデバイスを冷却対象とする場合でも、各パワーデバイスを冷却する冷却水を動的かつ最適に配分することができる。
【０１２３】
（第５の実施形態）
また、第１の実施形態では、制御機能２４ｂが、各パワーデバイスの温度に基づいて冷媒の流量を制御する、いわゆるフィードバック制御を行う場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。
【０１２４】
例えば、制御機能２４ｂは、インバータ装置２０の運転情報に基づいて、各パワーデバイスに生じる発熱の大きさを予測することで、冷却水の流量のフィードフォワード制御を行ってもよい。ここでいう運転情報としては、各パワーデバイスの発熱の予想に利用可能な情報であれば、各種の情報を用いることが可能である。
【０１２５】
例えば、制御機能２４ｂは、運転情報として、傾斜磁場電源３から傾斜磁場コイル２に出力される電流の波形を示す情報を用いる。例えば、制御機能２４ｂは、運転情報として、パルスシーケンスを表すシーケンス実行データを用いる。
【０１２６】
具体的には、制御機能２４ｂは、処理回路１４から送信される入力信号に基づいて、傾斜磁場コイル２に発生させる傾斜磁場の波形の傾き（ｄｉ／ｄｔ）を算出し、算出した傾きの大きさ及び向きから、傾斜磁場コイル２への出力電圧を算出する。その後、制御機能２４ｂは、パワーデバイスごとの特性に応じて、出力電圧から、各パワーデバイスに流れる電流を算出し、算出した電流から発熱量を予測することで、当該電流が流れたときの各パワーデバイスの温度を予測する。ここで、電流から発熱量を予測する方法としては、公知の方法を用いることが可能である。そして、制御機能２４ｂは、予測した温度を、第１の実施形態におけるパワーデバイスの温度（Ｔ１，Ｔ２）に代えて用いることで、第１の実施形態と同様に、冷却水の流量を制御する。
【０１２７】
このように、インバータ装置２０の運転情報を用いて冷却水の流量のフィードフォワード制御を行うことによって、温度の変動に対する冷却制御の応答性を高めることが可能になる。
【０１２８】
（第６の実施形態）
また、上述した第１の実施形態では、監視機能２４ａが、各パワーデバイスの温度を監視し、制御機能２４ｂが、各パワーデバイスの温度に基づいて、冷却水の流量を制御する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。
【０１２９】
例えば、監視機能２４ａは、各パワーデバイスの温度を監視する代わりに、各パワーデバイスに流れる電流を監視してもよい。この場合には、例えば、監視機能２４ａは、各パワーデバイスの入力端又は出力端に設けられた電流センサを介して、各パワーデバイスに流れる電流を検出する。
【０１３０】
そして、例えば、制御機能２４ｂは、監視機能２４ａによって監視された電流の波形から損失を算出し、当該損失から温度を予測し、当該温度に基づいて、冷却水の流量を制御する。ここで、電流の波形から損失を予測する方法としては、公知の方法を用いることが可能である。この場合には、例えば、制御機能２４ｂは、損失から予測した温度を、第１の実施形態におけるパワーデバイスの温度（Ｔ１，Ｔ２）に代えて用いることで、第１の実施形態と同様に、冷却水の流量を制御する。
【０１３１】
このように、直接的な温度監視の代わりに、電流の波形からの損失算出による温度予測を行うことによって、温度の変動に対する冷却制御の応答性をさらに高めることが可能になる。
【０１３２】
以上、第１〜第６の実施形態について説明したが、上述した実施形態は、それぞれが別々に実施される場合に限られず、適宜に組み合わせて実施されてもよい。
【０１３３】
例えば、制御機能２４ｂが、上述したフィードバック制御及びフィードフォワード制御の両方を行ってもよい。このように、冷却水の流量のフィードバック制御とフィードフォワード制御とを組み合わせることによって、温度の変動に対する冷却制御の追従性及び応答性の両立を図ることが可能になる。
【０１３４】
また、上述した実施形態では、冷媒として冷却水が用いられる場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、冷媒として、冷却水以外の液体が用いられてもよい。また、冷媒として、空気が用いられてもよい。その場合には、例えば、電磁弁の代わりに、強制空冷ファンが用いられてもよい。また、冷媒として、空気以外の気体が用いられてもよい。
【０１３５】
（他の実施形態）
また、上述した実施形態では、本願に係るインバータ装置をＭＲＩ装置の傾斜磁場電源に適用した場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、本願に係るインバータ装置は、大出力のインバータ装置が要求されるような他の種類の装置にも同様に適用することが可能である。例えば、本願に係るインバータ装置は、Ｘ線ＣＴ（Computed  Tomography）装置やＰＥＴ（Positron  Emission  Tomography）装置、Ｘ線診断装置等の他の医用画像診断装置にも同様に適用することが可能である。また、例えば、本願に係るインバータ装置は、電気自動車やハイブリッド自動車、工作機械等にも同様に適用することが可能である。
【０１３６】
この場合に、例えば、制御機能２４ｂは、インバータ装置が適用されるシステム、又は、インバータ装置の用途に応じた頻度で、冷媒の流量を制御する。例えば、冷却制御の応答性が重視されるような場合には、制御機能２４ｂは、急激な温度上昇に対して冷却制御を追従させることができるように、細かい時間間隔で冷媒の流量制御を行う。また、例えば、安定性が重視されるような場合には、制御機能２４ｂは、温度の安定及びバランスが求められる一定期間ごとに冷媒の流量制御を行う。
【０１３７】
また、上述した実施形態では、本明細書における監視部及び制御部を処理回路２４の監視機能２４ａ及び制御機能２４ｂによって実現する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、本明細書における監視部及び制御は、実施形態で述べた監視機能２４ａ及び制御機能２４ｂによって実現する他にも、ハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、又は、ハードウェアとソフトウェアとの混合によって同機能を実現するものであっても構わない。
【０１３８】
また、上述した各実施形態の説明で用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）、或いは、特定用途向け集積回路（Application  Specific  Integrated  Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple  Programmable  Logic  Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex  Programmable  Logic  Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field  Programmable  Gate  Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。ここで、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合には、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて一つのプロセッサとして構成され、その機能を実現するようにしてもよい。
【０１３９】
ここで、プロセッサによって実行されるプログラムは、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）や記憶回路等に予め組み込まれて提供される。なお、このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ（Compact  Disk）−ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible  Disk）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることにより提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、上述した各機能部を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、ＣＰＵが、ＲＯＭ等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。
【０１４０】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、インバータ装置を安定動作させ、装置破損のリスクを軽減させることができる。
【０１４１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１４２】
１００  ＭＲＩ装置
３  傾斜磁場電源
２０  インバータ装置
２１ａ〜２１ｈ  第１〜第８のパワーデバイス
２４  処理回路
２４ａ  監視機能
２４ｂ  制御機能
２５  水冷板
２６  電磁弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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