(57)【要約】【課題】励磁電流が増加した場合でも断線検出を確実に行うことができるようにしたＸ線発生装置用フィラメント加熱回路を提供する。【解決手段】電流検出手段１６によって検出された電流検出値Ｉｆｄｅｔが断線閾値制御部２５に入力されると、断線閾値制御部２５では電流検出値ＩｆｄｅｔをＯＰアンプ２０に入力して増幅した後、この出力に対応する電圧ｄｅｔを閾値比較部２１に入力し、閾値比較部２１ではこの電圧と、閾値設定部２４で予め設定している断線検出閾値に対応する電圧とを比較し、適・不適判定部２２が電流検出値の方が大きな場合は不適と判断し、閾値設定切替部２３を介して閾値設定部２４を動作させ、この閾値設定部２４ではスイッチＳＷを開閉して断線検出閾値を先の設定値よりも大きな値に変更する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電圧を直流電圧に変換する直流変換部と、この直流変換部の出力側に蓄電および平滑を目的として接続した複数個のコンデンサと、このコンデンサの出力側に接続されて高周波の交流に変換する交流変換部と、この交流変換部の出力側に接続した加熱変圧器と、この加熱変圧器の二次側を高電圧ケーブルを介してＸ線を照射するＸ線管のフィラメントに接続したＸ線発生装置用フィラメント加熱回路において、上記加熱変圧器の一次側電流を検出する電流検出手段と、上記加熱変圧器の二次側と上記Ｘ線管間の接続を断続する高圧切替器と、この高圧切替器の開状態での上記電流検出手段による電流検出値と調整可能な断線検出閾値とを比較する閾値比較部と、この閾値比較部が電流検出値の方が大きいことを検出したとき断線検出閾値を電流検出値よりも大きな値に変更する閾値設定部とを設けたことを特徴とするＸ線発生装置用フィラメント加熱回路。
【請求項２】
請求項１記載のものにおいて、上記高圧切替器は、Ｘ線発生装置用フィラメント加熱回路の作動に先立って開くように構成し、上記閾値設定部による断線検出閾値の設定後に閉じるように構成したことを特徴とするＸ線発生装置用フィラメント加熱回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線診断装置に用いられるＸ線発生装置用フィラメント加熱回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線診断装置においては、短時間撮影、低リプル管電圧および低騒音の要求から、商用電源を直流に変換しインバータ回路により高周波の交流電圧に変換し、これを昇圧および整流をするＸ線高電圧装置が一般に採用され、また管電流を制御するＸ線発生装置用フィラメント加熱回路においても、低リプル管電圧および低騒音を目的としてインバータ回路が採用されている。このＸ線発生装置用フィラメント加熱回路において、インバータ回路を採用し高周波数動作させることで、絶縁のために設けている加熱変圧器の小型化も可能になったが、最近は撮影時間を短くし、かつ診断に十分な線量を得るために、管電流を大きくする傾向にある。管電流を大きくすることは、フィラメントに流れる電流を大きくすることにほかならないため、過剰にフィラメント電流を流すとフィラメントを断線してしまい、診断を中断しＸ線管を交換しなければならない事態に陥る可能性が高くなる。このＸ線管の交換作業は長い場合、１日要することもあり、この間は診断ができないため、これを回避するためにフィラメントを断線させない機能を搭載してＸ線診断装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２９３３９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＸ線発生装置用フィラメント加熱回路は、インバータ回路の採用によって絶縁のための加熱変圧器用鉄心の小型化が可能となり、装置全体の小型化も進められ、高周波化、一次巻線数のターン数の低減により加熱変圧器の漏れインダクタンス低減が可能になり、電流波形に歪みのない安定したフィラメント電流の供給が可能となったが、最小フィラメント電流値（予備加熱）時と励磁電流値に大きな差がなくなったため、フィラメント断線検出の精度向上が必要となった。従来から断線検出の閾値は、励磁電流のばらつきを考慮し設定していたが、経年変化や機械的衝撃などにより鉄心ギャップが変化し励磁電流が増加して、励磁電流値が断線検出閾値より大きくなると断線検出ができなくなるという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、励磁電流が増加した場合でも断線検出を確実に行うことができるようにしたＸ線発生装置用フィラメント加熱回路を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために商用交流電圧を直流電圧に変換する直流変換部と、この直流変換部の出力側に蓄電および平滑を目的として接続した複数個のコンデンサと、このコンデンサの出力側に接続されて高周波の交流に変換する交流変換部と、この交流変換部の出力側に接続した加熱変圧器と、この加熱変圧器の二次側を高電圧ケーブルを介してＸ線を照射するＸ線管のフィラメントに接続したＸ線発生装置用フィラメント加熱回路において、上記加熱変圧器の一次側電流を検出する電流検出手段と、上記加熱変圧器の二次側と上記Ｘ線管間の接続を断続する高圧切替器と、この高圧切替器の開状態での上記電流検出手段による電流検出値と予め設定した調整可能な断線検出閾値とを比較する閾値比較部と、この閾値比較部が電流検出値の方が大きいことを検出したとき断線検出閾値を電流検出値よりも大きな値に変更する閾値設定部を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によるＸ線発生装置用フィラメント加熱回路は、加熱変圧器の二次側とＸ線管間の接続を断続する高圧切替器を開状態とした後、加熱変圧器の一次側電流を検出する電流検出手段による電流検出値と予め設定した調整可能な断線検出閾値とを閾値比較部で比較し、電流検出値の方が大きいことを検出したとき閾値設定部で断線検出閾値を電流検出値よりも大きな値に変更するようにしたため、装置輸送時の振動や、装置据え付け後の移動などで機械的振動が加えられ、加熱変圧器の鉄心間ギャップが広がり励磁電流が増加しても、フィラメントの断線検出を確実に行うことが可能となる。
【０００８】
また請求項２に記載の本発明は、請求項１記載のものにおいて、上記高圧切替器は、Ｘ線発生装置用フィラメント加熱回路の作動に先立って開くように構成し、上記閾値設定部による断線検出閾値の設定後に閉じるように構成したことを特徴とする。このようなＸ線発生装置用フィラメント加熱回路によれば、Ｘ線診断装置による通常の診断動作に先立ってＸ線発生装置用フィラメント加熱回路の作動しようとすると、Ｘ線発生装置用フィラメント加熱回路の作動に先立って高圧切替器が動作するため、常にＸ線診断装置による通常の診断動作に先立って断線検出閾値の適切な補正が行われることになり、フィラメントの断線検出を確実に行って、Ｘ線診断装置としての不適切なＸ線曝射を防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図２は、本発明の一実施の形態によるＸ線発生装置用フィラメント加熱回路を示すブロック構成図である。
管電圧を制御するＸ線高電圧装置は、商用交流電圧源１を直流電圧に変換する直流変換部２と、この直流変換部２の出力側に蓄電および平滑を目的として接続したコンデンサ３と、このコンデンサ３の出力側に接続されて高周波の交流に変換する交流変換部４と、この交流変換部４の出力側に一次側を接続して高周波の高電圧交流に昇圧する高電圧変圧器５と、この高電圧変圧器５の二次側に接続されて直流に整流する高電圧整流器６と、この高電圧整流器６の出力側に接続した高電圧切替器１７と、この高電圧切替器１７の出力側に高電圧ケーブル７を介してアノードを接続したＸ線管８とを有している。
【００１０】
一方、管電流を制御するＸ線発生装置用フィラメント加熱回路は、商用交流電圧源１の交流電圧を所望の電圧に降圧する降圧変圧器９と、この降圧変圧器９の二次側に接続されて直流電圧に変換する直流変換部１０と、この直流変換部１０の出力側に接続されて蓄電および平滑を目的としたコンデンサ１１と、このコンデンサ１１の出力側に接続されて高周波の交流に変換する交流変換部１２と、この交流変換部１２の出力側に一次側を接続した絶縁のための加熱変圧器１３と、この加熱変圧器１３の二次側に接続した高電圧切替器１７と、交流変換部１２と加熱変圧器１３の間に設けた電流センサなどの電流検出手段１６と、この電流検出手段１６からの出力を受けて交流変換部１２を制御すると共に、詳細を後述する断線閾値制御部２５を有する制御回路１５とを備えている。高電圧切替器１７の出力側に高電圧ケーブル７を介してＸ線管８のフィラメント１４が接続されており、制御回路１５によって高電圧切替器１７を開閉制御して加熱変圧器１３とフィラメント１４の間の接続を断続する。
【００１１】
図３は、加熱変圧器１３の鉄心ギャップのばらつきによる励磁電流のばらつきと断線検出閾値との関係を示す特性図である。
通常、断線検出閾値Ｉ１は最小電流値（予備加熱）Ｉ２より小さな値で、かつ、励磁電流より大きな値を装置製作時に選択する。フィラメント１４が断線した場合、励磁電流のみが流れている場合でも、それが断線検出閾値Ｉ１を下回ったことでフィラメント断線として検出することができる。しかし、装置輸送時の振動や、装置据え付け後の移動などで機械的振動が加えられると、加熱変圧器１３の鉄心間ギャップが広がって励磁電流が増加し、最悪の場合、図示のように断線検出閾値Ｉ１より大きな電流検出値Ｉｆｄｅｔとなってしまう。この場合、斜線部領域ではフィラメント１４が断線しても断線検出が行われないため、故障に気付くことなくＸ線診断装置を動作させてしまい、フィラメント断線時にＸ線を曝射しようとすると、最悪の場合、Ｘ線管１４の破壊が起き非常に危険な状態に陥る。
【００１２】
図４は、上述したＸ線診断装置の動作を示すフローチャートである。
Ｘ線発生装置用フィラメント加熱回路の電源をオン状態にするのに先立って、制御回路１５はステップＳ１で高圧切替器１７のオフ信号を出力し、これを受けた高圧切替器１７は加熱変圧器１３とフィラメント１４の間を遮断する。その後、ステップＳ２で加熱回路を動作させる。続くステップＳ３で断線検出閾値を適当な値、例えば予め通常設定された断線検出閾値に設定し、その後、ステップＳ４で電流検出手段１６により電流を検出する。このとき検出する電流は励磁電流である。ステップＳ５ではこの励磁電流の電流検出値Ｉｆｄｅｔと、最小電流値Ｉ２とを比較し、電流検出値Ｉｆｄｅｔの方が最小電流値Ｉ２よりも大きい場合は加熱変圧器１３の鉄心間ギャップが極端に大き過ぎる異常が認められるので、ステップＳ６で加熱変圧器１３の異常と判断し、この異常をステップＳ７で表示部に表示して操作者に故障を警告し、装置の動作を停止する。
【００１３】
しかしながら、ステップＳ５の比較で電流検出値Ｉｆｄｅｔの方が最小電流値Ｉ２よりも小さい場合、ステップＳ８に進み、予め設定しておいた断線検出閾値Ｉ１と電流検出値Ｉｆｄｅｔとを比較する。電流検出値Ｉｆｄｅｔの方が断線検出閾値Ｉ１よりも大きい場合、先に設定した断線検出閾値が不適切と判断し、ステップＳ９で電流検出値Ｉｆｄｅｔより多少大きな断線検出閾値を算出し、ステップＳ３でこの算出した断線検出閾値を新たな断線検出閾値として再度設定する。設定された新たな断線検出閾値は、ステップＳ４で検出された電流検出値Ｉｆｄｅｔと比較され、この断線検出閾値が電流検出値Ｉｆｄｅｔより大きくなるまで再設定動作を繰り返し行う。
【００１４】
この再設定によって電流検出値Ｉｆｄｅｔが新たな断線検出閾値を下回った場合、ステップＳ８で断線検出閾値は適切な値であると判断され、ステップＳ１０で加熱回路の動作を停止し、ステップＳ１１で高圧切替器１７を閉状態にして加熱変圧器１３とフィラメント１４の間を接続する。この説明から分かるように高圧切替器１７は、Ｘ線発生装置用フィラメント加熱回路の作動に先立って開くように構成し、新たな断線検出閾値設定後に閉じるように構成している。
【００１５】
その後、ステップＳ１２で加熱回路を動作させてＸ線診断装置を作動させ、通常のＸ線診断装置で行われるようにステップＳ１３でのＸ線条件の設定、ステップＳ１４での撮影開始、ステップＳ１５での撮影終了となる。
【００１６】
図１は、制御部１５内に構成した断線閾値制御部２５の概略構成を示す回路図である。
電流検出手段１６によって検出された電流検出値Ｉｆｄｅｔは制御回路１５内に設けられた断線閾値制御部２５に入力される。断線閾値制御部２５では電流検出値ＩｆｄｅｔをＯＰアンプ２０に入力して増幅した後、この出力に対応する電圧ｄｅｔを閾値比較部２１に入力している。また、閾値設定部２４では予め設定している断線検出閾値、例えばスイッチＳＷ１に対応する電圧ｒｅｆ１が生成されており、この電圧ｒｅｆ１を閾値比較部２１に入力している。閾値比較部２１は、電圧ｄｅｔと電圧ｒｅｆ１とを比較し、電圧ｄｅｔの方が大きい場合は＋Ｖｃｃを出力し、一方、電圧ｒｅｆ１の方が大きい場合は０Ｖを出力するようにしている。
【００１７】
閾値比較部２１の出力は適・不適判定部２２に入力され、電流検出値Ｉｆｄｅｔに対応する電圧ｄｅｔが電圧ｒｅｆ１よりも大きな場合は不適と判断し、閾値設定切替部２３を介して閾値設定部２４を動作させ、この閾値設定部２４ではスイッチＳＷ１を開くと共にスイッチＳＷ２を閉じて断線検出閾値を先の設定値よりも大きな値に変更する。
【００１８】
図５は、上述した閾値設定部２４のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４と断線検出閾値の関係を示す特性図である。
ここでは４つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を設けて断線検出閾値を選択できるようにし、スイッチＳＷの番号が大きくなるほど断線検出閾値も大きくなるように構成している。詳細な図示は省略しているが、図１に示した閾値設定切替部２３からの切替信号が閾値設定部２４に入力されると、閾値設定部２４は現在閉じられているスイッチＳＷ１よりも次に大きな断線検出閾値となるスイッチＳＷ２というように順次切り替えて閉じるように構成されている。
【００１９】
従って、閾値設定切替部２３からの切替信号が閾値設定部２４に入力されると、閾値設定部２４ではスイッチＳＷ１を開くと共にスイッチＳＷ２を閉じて断線検出閾値を先の設定値よりも大きな値に変更する。この変更された断線検出閾値に対応する電圧ｒｅｆ２が閾値設定部２４で生成されて図１に示した閾値比較部２１に入力される。閾値比較部２１は、電圧ｄｅｔとこの電圧ｒｅｆ２とを再度比較するが、電圧ｄｅｔの方が大きいため＋Ｖｃｃを出力して適・不適判定部２２に入力され、電流検出値Ｉｆｄｅｔに対応する電圧ｄｅｔが電圧ｒｅｆ２よりも大きいため、再度不適と判断し、閾値設定切替部２３を介して閾値設定部２４を動作させ、この閾値設定部２４ではスイッチＳＷ２を開くと共にスイッチＳＷ３を閉じて断線検出閾値を先の設定値よりも大きな値に変更する。
【００２０】
今度は、この変更された断線検出閾値に対応する電圧ｒｅｆ３が閾値設定部２４で生成されて図１に示した閾値比較部２１に入力される。閾値比較部２１は、電圧ｄｅｔとこの電圧ｒｅｆ３とを再度比較すると、図５から分かるように電圧ｄｅｔの方が小さいため０Ｖを出力して適・不適判定部２２に入力され、電流検出値Ｉｆｄｅｔに対応する電圧ｄｅｔが電圧ｒｅｆ３よりも小さいため、適と判断することになる。
【００２１】
このように、加熱変圧器１３の二次側とＸ線管８間の接続を断続する高圧切替器１７を開状態とした後、加熱変圧器１３の一次側電流を検出する電流検出手段１６による電流検出値Ｉｆｄｅｔと予め設定した調整可能な断線検出閾値とを閾値比較部２１で比較し、電流検出値Ｉｆｄｅｔの方が大きいことを検出したとき閾値設定部２４で断線検出閾値を電流検出値Ｉｆｄｅｔよりも大きな値に変更するようにしたため、Ｘ線診断装置の動作に先立ってＸ線発生装置用フィラメント加熱回路で断線検出閾値の調整を行うことができる。この調整後の断線検出閾値は、最小電流値（予備加熱）Ｉ２よりは小さく、かつ、電流検出値Ｉｆｄｅｔよりも大きくなり、装置輸送時の振動や、装置据え付け後の移動などで機械的振動が加えられ、加熱変圧器１３の鉄心間ギャップが広がり、励磁電流が増加してもフィラメント１４の断線検出を確実に行うことが可能となる。
【００２２】
また、上述したＸ線発生装置用フィラメント加熱回路では、Ｘ線診断装置による通常の診断動作に先立ってＸ線発生装置用フィラメント加熱回路を作動しようとすると、Ｘ線発生装置用フィラメント加熱回路の作動に先立って高圧切替器１７が動作するため、常にＸ線診断装置による通常の診断動作に先立って断線検出閾値の適切な補正が行われることになり、フィラメント１４の断線検出を確実に行うことが可能となり、Ｘ線診断装置としての不適切なＸ線曝射を防止することができる。
【００２３】
この実施の形態では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を設けて断線検出閾値を４段階の階段状に変更可能にしたが、このスイッチＳＷの数を増やすことで、断線検出閾値を階段状から直線状に変化させることも可能である。また、上述した実施の形態では、Ｘ線発生装置用フィラメント加熱回路を作動させようとすると、それに先立つ高圧切替器１７の動作によって毎回断線検出閾値の調整を行うように構成したが、これに限らずＸ線診断装置の操作卓からの指示に基づいて断線検出閾値の調整を行うようにすることもできる。
【００２４】
図７は、本発明の他の実施の形態によるＸ線発生装置用フィラメント加熱回路の要部を示すブロック構成図である。
ここでも先の実施の形態の場合と同様に、高圧切替器１７のオフ状態で一旦加熱回路を作動し、電流検出手段１６により検出した電流検出値Ｉｆｄｅｔを制御回路１５に入力する。制御回路１５にはＡ／Ｄ変換器２９が搭載されており、電流検出値ＩｆｄｅｔはＡ／Ｄ変換器２８にてアナログ値からデジタル値に変換され、その出力は制御回路１５におけるＣＰＵのソフトウェアによって構成した閾値比較部２１に入力される。一方、閾値設定部２４には、予め設定された断線検出閾値に相当する電圧が生成されており、その生成電圧はＡ／Ｄ変換器２９にてアナログ値からデジタル値に変換されて閾値比較部２１に入力されている。閾値比較部２１の比較結果は、ＣＰＵのソフトウェアによって構成した適・不適判定部２２に入力され、この適・不適判定部２２では電流検出値Ｉｆｄｅｔの方が大きな値の場合は不適と判断し、閾値設定切替部２３を介して先の実施の形態の場合と同様の閾値設定部２４を動作させ、断線検出閾値をより大きな値に変更する。その後の電流検出値Ｉｆｄｅｔに対して適切な断線検出閾値を設定する仕方は、先の実施の形態の場合と同様である。
【００２５】
このように閾値比較部２１および適・不適判定部２２などをＣＰＵのソフトウェアによって構成しても、断線検出閾値は、最小電流値（予備加熱）Ｉ２よりは小さく、かつ、電流検出値Ｉｆｄｅｔよりも大きくすることができるので、装置輸送時の振動や、装置据え付け後の移動などで機械的振動が加えられ、加熱変圧器１３の鉄心間ギャップが広がり励磁電流が増加しても、フィラメント１４の断線検出を確実に行うことが可能となり、先の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
図８は、本発明のさらに他の実施の形態によるＸ線発生装置用フィラメント加熱回路の要部を示すブロック構成図である。
この実施の形態は、図８に示した閾値設定部２４もＣＰＵのソフトウェアによって構成したものである。閾値比較部２１の比較結果が適・不適判定部２２に入力され、電流検出値Ｉｆｄｅｔの方が大きな値の場合、適・不適判定部２２では不適と判断し、この判断結果信号を閾値設定部２４に与えると、閾値設定部２４は電流検出値Ｉｆｄｅｔの１１０％に相当する断線検出閾値を算出して再設定を行う。このような構成によっても、先の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上で説明したように本発明のＸ線発生装置用フィラメント加熱回路によれば、断線検出閾値を最小電流値（予備加熱）より小さく、かつ、励磁電流より大きな値に容易に再設定することができ、装置輸送時の振動や、装置据え付け後の移動などで機械的振動が加えられて加熱変圧器の鉄心間ギャップが広がり励磁電流が増加しても、フィラメント断線検出を確実に行うこと可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるＸ線発生装置用フィラメント加熱回路の要部を示す回路図である。
【図２】図１に示したＸ線発生装置用フィラメント加熱回路を採用したＸ線診断装置のブロック構成図である。
【図３】励磁電流と断線検出閾値との関係を示す特性図である。
【図４】図２に示したＸ線発生装置用フィラメント加熱回路の動作を示すフローチャートである。
【図５】図１に示したＸ線発生装置用フィラメント加熱回路における閾値設定部の断線検出閾値を示す特性図である。
【図６】調整後の励磁電流と断線検出閾値との関係を示す特性図である。
【図７】本発明の他の実施の形態によるＸ線発生装置用フィラメント加熱回路の要部を示すブロック構成図である。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態によるＸ線発生装置用フィラメント加熱回路の要部を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１  商用交流電圧源
８  Ｘ線管
９  降圧変圧器
１０  直流変換部
１１  コンデンサ
１２  交流変換部
１３  加熱変圧器
１４    フィラメント
１５    制御回路
１６    電流検出手段
１７  高圧切替器
２０    ＯＰアンブ
２１    閾値比較部
２２    適、不適判定部
２３    閾値設定切替部
２４    閾値設定部
２５  閾値制御部
【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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【図８】
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