(57)【要約】【課題】電気二重層コンデンサの特性のバラツキによる充電時間の変動を抑制する充電方法、充電装置、及びそれらを応用した装置を提供すること。【解決手段】電気二重層コンデンサの充電方法において、予め設定した第１の電流値の定電流で充電を開始して、前記電気二重層コンデンサの両端の電圧が予め設定する第１の充電電圧に到達したときに、一定時間、充電を停止し、前記第１の充電電圧と、前記一定時間が経過した後の前記電気二重層コンデンサの両端の電圧とを基に、第２の充電電圧を算出して、前記電気二重層コンデンサの両端の電圧が前記第２の充電電圧に到達するまで、予め設定した第２の電流値の定電流で充電することを特徴とする電気二重層コンデンサの充電方法。【選択図】図３
2009153313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気二重層コンデンサの充電方法において、
予め設定した第１の電流値の定電流で充電を開始して、
前記電気二重層コンデンサの両端の電圧が予め設定する第１の充電電圧に到達したときに、一定時間、充電を停止し、
前記第１の充電電圧と、前記一定時間が経過した後の前記電気二重層コンデンサの両端の電圧とを基に、第２の充電電圧を算出して、
前記電気二重層コンデンサの両端の電圧が前記第２の充電電圧に到達するまで、予め設定した第２の電流値の定電流で充電することを特徴とする電気二重層コンデンサの充電方法。
【請求項２】
前記第１の電流値と前記第２の電流値は等しいことを特徴とする請求項１に記載の電気二重層コンデンサの充電方法。
【請求項３】
電気二重層コンデンサの充電装置において、
前記電気二重層コンデンサを充電するための電源と、
前記電気二重層コンデンサの両端の電圧が、予め設定した第１の電流値の定電流による充電によって、予め設定する第１の充電電圧に到達したときに、一定時間、充電を停止し、前記第１の充電電圧と前記一定時間が経過した後の前記電気二重層コンデンサの両端の電圧とを基に第２の充電電圧を算出して、前記電気二重層コンデンサの両端の電圧が前記第２の充電電圧に到達するまで、予め設定した第２の電流値の定電流で充電するよう前記電源を制御する制御部と、
を有することを特徴とする電気二重層コンデンサの充電装置。
【請求項４】
前記第１の電流値と前記第２の電流値は等しいことを特徴とする請求項３に記載の電気二重層コンデンサの充電装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の電気二重層コンデンサの充電装置を有することを特徴とする放射線画像検出装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記放射線画像検出装置の検出動作の開始信号に基づいて、前記第１の電流値及び前記第２の電流値を減少させることを特徴とする請求項５に記載の放射線画像検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気二重層コンデンサの充電方法、電気二重層コンデンサの充電装置、及び電気二重層コンデンサを有する放射線画像検出撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層コンデンサは、小型で大きな静電容量を有し、繰り返し充放電を行ってもコンデンサの性能が劣化しにくい、急速な充放電ができる、安全性が高い等の長所を持つことから多方面において電力を蓄積するための部品として使用されている。
【０００３】
一般に、電気二重層コンデンサを、使用電圧である所定の充電電圧まで充電する場合、充電電圧と等しい定電圧で充電すると時間がかかることから、定電流で充電する。
【０００４】
しかしながら、定電流で充電する場合においては、充電を開始して、電気二重層コンデンサの両端の電位差が、所定の充電電圧に近づくと、過充電を防止するための対応が必要になる。
【０００５】
そのために、定電流を維持せずに、電流を減少させながら緩やかに所定の充電電圧まで定電圧による充電を続ける対応がとられる。
【０００６】
この定電流領域を外れてから満充電に到達するまでの充電時間は、充電される電気量に比較して長時間となるが、充分な電気量を電気二重層コンデンサに貯えるためには必要なものである。
【０００７】
このような充電時間を短縮する方法として、使用電圧よりも高い設定電圧を設け、この設定電圧に近づくまで定電流を維持させることにより、使用電圧までの充電時間を短縮させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
しかしながら、電気二重層コンデンサには、容量や内部抵抗のバラツキが存在することから、電気二重層コンデンサによっては過充電や充電不足が生じる虞がある。
【特許文献１】特許第３４１３５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述したような状況に鑑みてなされたもので、その目的は、電気二重層コンデンサの特性のバラツキによる過充電や充電不足を抑制する充電方法、充電装置、及びそれらを応用した装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、以下の発明を実現することにより達成される。
１．電気二重層コンデンサの充電方法において、
予め設定した第１の電流値の定電流で充電を開始して、
前記電気二重層コンデンサの両端の電圧が予め設定する第１の充電電圧に到達したときに、一定時間、充電を停止し、
前記第１の充電電圧と、前記一定時間が経過した後の前記電気二重層コンデンサの両端の電圧とを基に、第２の充電電圧を算出して、
前記電気二重層コンデンサの両端の電圧が前記第２の充電電圧に到達するまで、予め設定した第２の電流値の定電流で充電することを特徴とする電気二重層コンデンサの充電方法。
２．前記第１の電流値と前記第２の電流値は等しいことを特徴とする１項に記載の電気二重層コンデンサの充電方法。
３．電気二重層コンデンサの充電装置において、
前記電気二重層コンデンサを充電するための電源と、
前記電気二重層コンデンサの両端の電圧が、予め設定した第１の電流値の定電流による充電によって、予め設定する第１の充電電圧に到達したときに、一定時間、充電を停止し、前記第１の充電電圧と前記一定時間が経過した後の前記電気二重層コンデンサの両端の電圧とを基に第２の充電電圧を算出して、前記電気二重層コンデンサの両端の電圧が前記第２の充電電圧に到達するまで、予め設定した第２の電流値の定電流で充電するよう前記電源を制御する制御部と、
を有することを特徴とする電気二重層コンデンサの充電装置。
４．前記第１の電流値と前記第２の電流値は等しいことを特徴とする３項に記載の電気二重層コンデンサの充電装置。
５．３又は４項に記載の電気二重層コンデンサの充電装置を有することを特徴とする放射線画像検出装置。
６．前記制御部は、前記放射線画像検出装置の検出動作の開始信号に基づいて、前記第１の電流値及び前記第２の電流値を減少させることを特徴とする５項に記載の放射線画像検出装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、充電途中において、使用している電気二重層コンデンサに固有の目標充電電圧に設定できるので、電気二重層コンデンサの特性のバラツキによる過充電や充電不足の影響を抑制できるとともに、短時間で充電を完了することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の実施の形態例を図を基に説明する。
【００１３】
図１は、定電流電源による電気二重層コンデンサの一般的な充電方法を説明する図である。
【００１４】
図１（ａ）は、定電流電源ＰＳを用いた電気二重層コンデンサＣＣの充電回路の概念図であり、図１（ｂ）は、充電される電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧である充電電圧Ｖと充電時間Ｔの関係及び充電電流Ｉと充電時間Ｔの関係を示す図である。
【００１５】
図１（ａ）に示す電源ＰＳは、充電電流Ｉが予め設定する定電流値Ｉ１を維持するように電気二重層コンデンサＣＣの両端に電圧を印加する。
【００１６】
前記電気二重層コンデンサＣＣの充電が開始され、その両端の電圧Ｖが使用電圧ＶＶに到達すると、電源ＰＳは使用電圧ＶＶを超える過充電を避けるために、定電流値Ｉ１の維持から、使用電圧ＶＶを印加する定電圧電源として働く。
【００１７】
前記電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧Ｖが、予め設けた充電電圧ＶＶに到達し、さらに緩和充電時間と称される充電時間ＴＶが経過すると、充電は停止される。
【００１８】
図１（ｂ）で示すように、定電流による充電が終了した後に必要となる緩和充電時間（ＴＶ−Ｔ１）の長さが実用上の問題となる。
【００１９】
図２は、充電時間を短縮するために提案された公知の技術による充電電圧Ｖと充電時間Ｔの関係及び充電電流Ｉと充電時間Ｔの関係を示す図である。
【００２０】
図１にて説明した一般例と同じく、電気二重層コンデンサＣＣの両端には、予め設定する定電流値Ｉ１が維持されるように電圧が印加される。
【００２１】
しかしながら、一般例と異なり、電気二重層コンデンサＣＣは、充電により上昇する両端の電圧Ｖが予め設けた使用電圧ＶＶに到達するように充電されるのではなく、使用電圧ＶＶよりも高く設定された電圧Ｖ２に到達するまで、予め設定する定電流値Ｉ１を維持する定電流で過充電する。
【００２２】
なお、当然のことではあるが、前記電圧Ｖ２は、該電気二重層コンデンサに不都合をもたらさない高さの電圧が設定される。
【００２３】
充電を停止すると、電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧は使用電圧ＶＶまで降下する。即ち、電圧Ｖ２は、過充電後、電圧降下をした電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧が丁度使用電圧ＶＶになるように設定される。
【００２４】
このように電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧を、使用開始時の電圧である使用電圧ＶＶよりも高い電圧Ｖ２まで上げる過充電領域を設けることにより、充電時間ＴＶは、図１で説明した一般例における充電時間ＴＶよりも大幅に短縮される。
【００２５】
しかしながら、電気部品である電気二重層コンデンサＣＣには、容量、内部抵抗のバラツキが存在する。
【００２６】
従って、電気二重層コンデンサに固有の電圧Ｖ２を事前に把握した上で、図２で説明したように電気二重層コンデンサＣＣを充電しなければ、満充電にすることができず、過充電や充電不足が生じる。
【００２７】
本発明は、充電時間の短縮を実現すると共に、電気二重層コンデンサの部品バラツキ（特性バラツキ）があったとしても過充電や充電不足を抑制することができ、短時間で満充電することができる。
【００２８】
図３は、本発明による充電電圧Ｖと充電時間Ｔの関係及び充電電流Ｉと充電時間Ｔの関係を示す図である。一例として、電気二重層コンデンサＣＣの内部抵抗が異なる場合の例を示している。点線が実線に比べて内部抵抗が大きい場合である。また、図４は、本発明による充電装置Ａのブロック図である。
【００２９】
先ず、予め設定した定電流Ｉ１で電気二重層コンデンサＣＣの充電を開始する。
【００３０】
電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧が使用電圧ＶＶに到達したことが電圧測定部ＶＭによって検知されると、制御部ＣＴは、スイッチ回路ＳＷを切り替えることにより電源ＰＳ１による充電をオフ状態とする。時間Ｔ１０，時間Ｔ１１においてそれぞれオフ状態となる。
【００３１】
予め設定した時間（Ｔ２０−Ｔ１０、又はＴ２１−Ｔ１１）が経過すると、制御部ＣＴは電圧測定部ＶＭから電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧を取り込む。
【００３２】
このように測定された電圧は、電気二重層コンデンサＣＣの容量や内部抵抗のバラツキによって図の実線で示す電圧Ｖ３０と点線で示す電圧Ｖ３１のようにばらつく。
【００３３】
制御部ＣＴは、測定された電圧（例えば、ＶＶ−Ｖ３０、又はＶＶ−Ｖ３１）を基に、２回目の充電を停止させる充電電圧、例えば、図のＶ２０又はＶ２１を算出する。
【００３４】
なお、算出式又は、算出用テーブルは実験により導かれるものである。
【００３５】
算出が終了すると、再び、定電流値Ｉ１で電気二重層コンデンサＣＣの充電を開始して、電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧が、例えば、算出された電圧値Ｖ２０に到達すると充電が停止される。
【００３６】
充電が停止されると、電気二重層コンデンサＣＣの両端の電圧Ｖは、使用電圧ＶＶに降下して、その電圧ＶＶを維持する。
【００３７】
以上説明したような方法で、電気二重層コンデンサを充電することにより、図１で示したような一般的な充電方法に比較して、充電時間ＴＶの時間が短縮される。また、図２で示した充電方法では、部品バラツキ等がある場合に過充電や充電不足が生じるのに対して、充電途中において、使用している電気二重層コンデンサに固有の目標充電電圧に設定できるので、電気二重層コンデンサの特性のバラツキによる過充電や充電不足を抑制できる。
【００３８】
図５は、放射線画像検出装置Ｄの外観図である。
【００３９】
図に示す放射線画像検出装置Ｄは、カセッテ型放射線画像検出装置と称されるもので、放射線による画像撮影に広く用いられているものである。
【００４０】
図に示すように、本例のカセッテＫは２つの主な外装部材、即ち、上部外装部材５，下部外装部材６からなる。
【００４１】
上部外装部材５の一角には、表示装置Ｈと操作ボタンＥが設けられ、また、一つの側面には、電力供給を受けるための、及び外部装置との情報交換を行うためのコネクタＭＣが設けられている。
【００４２】
図６は、放射線撮影装置Ｄの内部構成を説明する図である。
【００４３】
カセッテＫの内部には、放射線検知パネル１、パネル支持板２、制御基板３、接続ケーブル４、電源部Ｂ等が収容されている。
【００４４】
なお、カセッテＫの上部外装部材５は、図の矢印ａの方向から進行してくる放射線が前記放射線検知パネル１に到達する際の遮蔽物となってはならないことから、放射線の透過性が高く且つ強度に優れる材料、例えば、カーボン繊維入りの樹脂が採用される。
【００４５】
前記放射線検知パネル１は、蛍光体１１、光電変換部１２から構成される。
【００４６】
蛍光体１１は、図の矢印ａの方向から入射した放射線を受けて、受けた放射線の強さに応じた光を発するもので、樹脂板に蛍光体が塗布されたものである。
【００４７】
光電変換部１２は、光電変換素子をガラス板上に格子状に配列したもので、前記蛍光体１１の発光光を受光して電気信号に変換する。
【００４８】
光電変換部１２から出力された電気信号は、フレキシブル回路基板である接続ケーブル４を介して、制御基板３に送られ、制御基板３は、光電変換部１２から送られた電気信号を基に、撮影画像情報を生成する。
【００４９】
パネル支持板２は、前記放射線検知パネル１、前記制御基板３を支持するもので、前記放射線検知パネル１の平面性を維持するために必要な平面性と剛性を有している。
【００５０】
電気二重層コンデンサと充電装置を含む電源部Ｂは、下部外装部材６に接合されている電源部収容部７２に収められ、電源部外装部材７０により蓋がなされて固定される。
【００５１】
なお、電源収容部７２に収められた電源部Ｂは、接点部（不図示）を介して前記制御基板３と電気的に接続される。
【００５２】
図７は、本発明による充電装置Ａを備えた放射線画像検出装置Ｄの電源部Ｂのブロック図である。
【００５３】
コネクタＭＣを介して外部から電源部Ｂに供給された電力は、電源部ＰＳ２により、所定の（直流）電圧に変換され、切替スイッチＳＷ２とＤＣ−ＤＣコンバータＤＣを経由して定電圧電源ＳＴに供給される。
【００５４】
前記定電圧電源ＳＴから出力された電力は、放射線画像検出装置Ｄの制御基板３に供給される。
【００５５】
一方、電源部ＰＳ２から電力供給を受けた充電装置Ａは、電気二重層コンデンサＣＣを図３を基に説明した充電方法にて充電する。
【００５６】
前記電気二重層コンデンサＣＣに貯えられた電力は、充電装置Ａの制御部ＣＴによって切替えが制御される切替スイッチＳＷ２の切替えによって、ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣを経由して定電圧電源ＳＴに供給される。
【００５７】
この場合には、前記電源部ＰＳ２から前記定電圧電源ＳＴにつながる回路は前記切替スイッチＳＷ２の切替えによって遮断される。
【００５８】
本発明の充電装置Ａのさらなる特徴は、制御部ＣＴが、制御基板３から放射線画像検出装置Ｄが検出動作に入るか、又は入っているか否かの状態を示す情報ｈを受けて、図３で示した電気二重層コンデンサを充電する定電流Ｉの電流値Ｉ１を変更することである。
【００５９】
例えば、検出動作の開始信号を受けたときに、定電流Ｉの電流値Ｉ１を５０％下げる、または、ゼロとする。
【００６０】
このような制御により、当然、電気二重層コンデンサの充電時間は長くなるが、電気二重層コンデンサの充電中の電流のＯＮ／ＯＦＦ（急激な電流変化）により発生するノイズが制御基板３に伝搬することで生じる画質の低下（例えば、線状の濃度変化）の問題を低減させることができる。
【００６１】
なお、情報ｈを受けて、図３で示した電気二重層コンデンサを充電する定電流Ｉの電流値Ｉ１を変更する場合、変更後の電流値は実験により決定されるものである。
【００６２】
以上、説明したように、本発明の電気二重層コンデンサの充電方法、電気二重層コンデンサの充電装置によって、電気二重層コンデンサの充電時間を短縮できるとともに、電気二重層コンデンサの部品バラツキ・特性変化による過充電や充電不足を抑制することができる。
【００６３】
また、放射線画像検出装置Ｄの読み取り時には、電気二重層コンデンサを充電することによってもたらされるノイズが低減することから、放射線画像検出装置Ｄの読み取り画像の品質低下が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】定電流電源による電気二重層コンデンサの一般的な充電方法を説明する図である。
【図２】公知の技術による充電電圧と充電時間の関係を示す図である。
【図３】本発明による充電電圧と充電時間の関係を示す図である。
【図４】本発明による充電装置のブロック図である。
【図５】放射線画像検出装置の外観図である。
【図６】放射線画像検出装置の内部構成を説明する図である。
【図７】充電装置を備えた放射線画像検出装置の電源部のブロック図である。
【符号の説明】
【００６５】
Ａ  充電装置
ＣＣ  電気二重層コンデンサ
ＣＴ  （充電装置の）制御部
Ｄ  放射線画像検出装置
【図１】
2009153313.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009153313.tif 000007
【図６】
2009153313.tif 000008
【図７】
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