JPWO2005088814A1

JPWO2005088814A1 - 電力変換装置、インバータｘ線高電圧装置、ｘ線透視撮影装置、ｘ線ｃｔ装置、ｍｒｉ装置

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Publication number: JPWO2005088814A1
Application number: JP2006510974A
Authority: JP
Inventors: 隆継桶田; 高橋　順; 順高橋; 高野　博司; 博司高野
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Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2008-01-31
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Abstract

本発明の電力変換装置は、商用交流電圧を直流電圧に整流するコンバータと、このコンバータによって整流された直流電圧を平滑するキャパシタと、このキャパシタによって平滑された直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換するインバータと、電力変換装置の使用時毎に前記キャパシタの充放電特性を測定する測定手段と、予め初期状態の前記キャパシタの充放電特性を前記測定手段によって測定し、その測定された初期状態の前記キャパシタの充放電特性を記憶する記憶手段と、この測定手段によって前記使用時毎に測定されたキャパシタの充放電特性と前記記憶手段によって記憶された初期状態のキャパシタの充放電特性を比較する比較手段と、この比較手段によって比較された結果に基づき前記キャパシタの劣化状態を判定するキャパシタ劣化判定手段と、このキャパシタ劣化判定手段によって判定されたキャパシタの劣化状態を報知する報知手段と、を備える。これによって、キャパシタの劣化に伴う故障を未然に防ぐことができるので、医用画像診断装置に供給する安定した電源として高い信頼性を確保できる。

Description

本発明は、インバータX線高電圧装置、X線透視撮影装置、X線CT装置及びMRI(Magnetic Resonance Imaging：磁気共鳴イメージング)装置を含む医用画像診断装置の電源として用いられる電力変換装置に係り、特にインバータの入力段に設けられるキャパシタの劣化状況を観察し、その観察によりキャパシタ劣化による電力変換装置の故障を未然に回避し、その故障回避により高い信頼性を確保する技術に関する。

電力変換装置は、商用電源と接続される交流リアクトルと、この交流リアクトルと接続されるコンバータ回路と、このコンバータ回路と接続されるキャパシタと、このキャパシタと接続されるインバータ回路と、このインバータ回路と接続される変圧器と、この変圧器と接続される整流回路と、負荷とを有している。

交流リアクトルは商用電源が供給される。コンバータ回路は交流リアクトルの交流電圧を直流電圧に変換(整流)する。キャパシタはコンバータ回路によって整流された直流電圧に重畳したリプル成分を除去(平滑)する。インバータ回路はキャパシタによって平滑された直流電圧を高周波交流電圧に変換する。高電圧変圧器はインバータ回路によって変換された高周波交流電圧を交流高電圧に昇圧する。整流回路は変圧器によって昇圧された交流高電圧を直流高電圧に整流する。負荷は、X線管又は磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイル等である。

ここで、前記キャパシタは毎回の平滑動作時にリプル電流が流れることにより前記キャパシタ自身が発熱し、その発熱や使用環境によりそのキャパシタの誘電体やあるいは電解キャパシタでは電解液等が電力変換装置を使用するたびに劣化していく。キャパシタの劣化は平滑機能が働かなくなるだけでなく、その平滑機能によって除去されなかったリプル成分がインバータ回路に供給されることでインバータ回路が適正に作動せず、上記電力変換装置が故障してしまう。
そこで、キャパシタ劣化の一つの対処法として［特許文献1］がある。

［特許文献1］は、キャパシタの静電容量、tanδ、漏れ電流、インピーダンスのいずれかのキャパシタの電気的特性値を計測する計測手段と、計測手段で計測した結果を時系列的に記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された結果に基づいてキャパシタの劣化を判定する判定手段とを有し、キャパシタの時系列的に計測された電気的特性値のデータよりキャパシタの劣化を予測して、表示するものである。
特開2002−267708号公報

しかし、［特許文献1］の対処法は、信号処理回路の基板上に載せられた電解キャパシタを回路から外さずにキャパシタの劣化診断を行うことが目的であるため、医用画像診断装置の電源として適用される電力変換装置の高信頼性の要求に応えるためには次の項目が依然として不足している。
(1)電力変換装置では、キャパシタの劣化判定を頻繁に行い、キャパシタの劣化による故障が決定的となる前に対処しなければならない。
しかし、［特許文献1］では、キャパシタの劣化判定を時系列的に行うとだけしか記載されておらず、電力変換装置で用いる際のキャパシタの劣化判定の緊急性、重要性が説明されていないので、実効性がない。
(2)［特許文献1］において、キャパシタの劣化判定は、予めデータベースに蓄積してあるキャパシタの特性判定値を使うため、キャパシタの固有のばらつきがそのキャパシタ自身の劣化に及ぼす影響について考慮されていない。
(3)［特許文献1］では、キャパシタの劣化故障を判断した後、具体的な警告の報知方法について考慮されていない。

本発明の電力変換装置は、商用交流電圧を直流電圧に整流するコンバータと、このコンバータによって整流された直流電圧を平滑するキャパシタと、このキャパシタによって平滑された直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換するインバータと、電力変換装置の使用時毎に前記キャパシタの充放電特性を測定する測定手段と、予め初期状態の前記キャパシタの充放電特性を前記測定手段によって測定し、その測定された初期状態の前記キャパシタの充放電特性を記憶する記憶手段と、この測定手段によって前記使用時毎に測定されたキャパシタの充放電特性と前記記憶手段によって記憶された初期状態のキャパシタの充放電特性を比較する比較手段と、この比較手段によって比較された結果に基づき前記キャパシタの劣化状態を判定するキャパシタ劣化判定手段と、このキャパシタ劣化判定手段によって判定されたキャパシタの劣化状態を報知する報知手段と、を備える。
これによって、キャパシタの劣化に伴う故障を未然に防ぐことができるので、医用画像診断装置に供給する安定した電源として高い信頼性を確保できる。

本発明の電力変換装置が採用されるX線透視撮影装置の構成例を示すブロック図である。本発明の電力変換装置が採用されるX線CT装置の構成例を示すブロック図である。本発明の電力変換装置が採用されるインバータ式X線高電圧装置の実施例を示すブロック図である。図3のキャパシタ両端の電圧降下曲線においてある所定の電圧値に至るまでの電圧下降時間の比較関係を示すグラフである。図3のキャパシタ両端の電圧降下曲線においてある所定の下降時間における電圧値の比較関係を示すグラフである。本発明の電力変換装置が採用されるMRI装置の構成例を示すブロック図である。図6のMRI装置に採用する電力変換装置の構成例を示すブロック図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。

本実施例では、電力変換装置の負荷がX線管である場合を説明する。X線管を用いた医用画像診断装置は、X線透視撮影装置、X線CT装置がある。X線透視撮影装置のシステム構成例は図1を用いて説明し、X線CT装置のシステム構成は図2を用いて説明する。

図1はX線透視撮影装置の一例でCアーム型X線透視撮影装置に用いたシステムの構成例である。
Cアーム型X線透視撮影装置は、インバータX線高電圧装置100と、寝台101と、受像装置102と、受像装置102と接続されるモニタ103と、寝台101、受像装置102及びX線管107と接続される操作卓104と、受像装置102とX線管107を対向支持する支持装置106と、インバータX線高電圧装置100と高電圧ケーブル105によって接続されるX線管107と、を有している。

インバータX線高電圧装置100はX線管107が負荷として接続された電力変換装置である。寝台101は患者を乗せる台である。受像装置102は患者を透過したX線透過像を受けるフィルムや、イメージインテンシファイア(I.I.)、X線平面検出器(FPD)等である。モニタ103はX線室内にてX線透過像を表示する。操作卓104はX線条件の設定、X線透過像の表示、及びX線管107、受像装置102、寝台101のそれぞれの動作を制御する機能を有する。高電圧ケーブル105はインバータX線高電圧装置100からの高電圧をX線管107に供給する。支持装置106 は、X線管107と受像装置102とを対向配置するように支持する。X線管107は患者にX線を照射する。

このように構成されたX線透視撮影装置は、寝台101及び支持装置106を操作して患者を撮影する部位の位置決めを行った後に、X線条件を操作卓104にて設定し、この設定されたX線条件に基づいてインバータX線高電圧装置100から直流高電圧(管電圧)が高電圧ケーブル105を介してX線管107に印加され、該X線管107から寝台101に載置された患者に対してX線が照射される。照射されたX線は患者を透過し、受像装置102にてX線を受ける。受像装置102によって受像された透過像はモニタ103、及び操作卓104に取り付けられるモニタに表示される。

図2はX線CT装置のシステムの構成例である。
X線CT装置は、X線管201と、X線管201からのX線照射方向に設けられるX線フィルタ202及びコリメータ203と、寝台天板204と、X線検出器206の入力面方向に設けられるX線グリッド205と、X線検出器206と、回転板207と、ガントリ208と、計測条件設定手段211と、撮影制御手段212と、回転板駆動手段213と、寝台移動手段214と、画像収集手段215と、画像処理手段216と、画像表示手段217と、コリメータ制御手段218と、を有している。
ガントリ208の中央部には開口部210が設けられ、そこに被検者209が挿入配置される。

X線管201、X線フィルタ202、コリメータ203、X線グリッド205及びX線検出器206からなるX線発生−検出系を撮影系と呼ぶ。撮影系は、回転板207に固定され、図示しない既知の駆動モータによって回転される。回転板207の回転軸はZ軸とする。また、回転中心Oを原点とする水平および垂直方向の座標軸はそれぞれX軸、Y軸とする。さらに、X線発生点SのX軸に対する回転角度はθとする。

X線検出器206はセラミックシンチレータ素子から構成される固体検出器である。また、各セラミックシンチレータ素子はX線発生点Ｓからほぼ等距離の円弧上に配置される。

上記X線CT装置は次のような手順で動作する。検者は計測条件設定手段211を通して被検者209のZ軸方向の計測領域、撮影モード等を設定する。計測条件設定手段211は、上記設定値の情報をコリメータ制御手段218及び撮影制御手段212に入力する。コリメータ制御手段218は、前記設定値に基づきコリメータ203を制御し、X線の照射領域を変化する。撮影制御手段212は、前記設定値に基づきX線管201のX線発生のタイミングとX線検出器206の撮影タイミングを規定する。また、撮影制御手段212は、回転板駆動手段213に与える回転シーケンス及び寝台移動手段214に与える移動シーケンスを規定する。さらに、撮影制御手段212は、画像収集手段215に与える撮影データの読み出し・保存のシーケンスをも規定する。ここで、図示を省略した操作器からスキャン開始指令を操作者が入力すると、回転板駆動手段213は、撮影制御手段212より与えられた回転シーケンスに基づき、図示しない既知の駆動モータを用いて回転板207を回転する。寝台移動手段214は、撮影制御手段212に与えられた寝台移動シーケンスに基づき、図示しない既知の駆動モータを用いて寝台天板204および寝台天板204上に配置された被検者209をZ軸方向に移動する。X線管201から発生されたX線は、X線フィルタ202によって人体に有害な低エネルギー成分が除去され、コリメータ203によって照射領域が制限された後に被検者209に照射される。被検者209を透過したX線は、X線グリッド205により散乱線を除去された後にX線検出器206によって検出され、電気信号に変換される。前記検出電気信号は、図示しない既知のスリップリング機構を介して、画像収集手段215に送られる。画像収集手段215は、図示しない既知のA/D変換器によって前記検出電気信号をデジタルデータに変換して、保存する。画像処理手段216は、前記保存されたデジタルデータに基づき、CT画像の再構成を行い、結果を画像表示手段217に表示する。

図3は本実施形態の電力変換装置の負荷にX線管を接続したインバータ式X線高電圧装置の例を示している。
インバータ式X線高電圧装置は、商用電圧と接続される昇圧型コンバータ(Voltage step up Converter)301と、昇圧型コンバータ301と接続されるキャパシタ302と、キャパシタ302と接続される抵抗器303と、抵抗器303と接続されるインバータ304と、インバータ304と接続される高電圧変圧器305と、高電圧変圧器305と接続される高電圧整流器306と、高電圧整流器306と接続される管電圧検出器307及びX線管308と、昇圧型コンバータ301と接続されるコンバータ制御部309と、インバータ304と接続されるインバータ制御部311と、キャパシタ302及びインバータ制御部311と接続されキャパシタ劣化監視部310を含むデジタル制御回路312と、デジタル制御回路312と接続される操作部313と、を有している。

次に、上記構成要素の機能についてそれぞれ簡単に説明する。昇圧型コンバータ301は、パワーモジュールであるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)を適用した昇圧機能を持つ高力率コンバータである。この昇圧型コンバータ301は、PWM(Pulse Width Modulation：パルス幅変調)動作によって50Hzまたは60Hzの商用三相交流電源電圧を整流すると共に、相電圧と相電流の進み又は遅れを実質的にゼロとすることによって力率をほぼ1としている。この昇圧型コンバータ301は、IGBTの動作を停止させれば全波整流回路として動作し、その全波整流時の直流出力電圧は交流入力電圧の√2倍の値になる。

キャパシタ302は、上記交流入力電圧の√2倍の耐圧を確保するために直列接続で2つ設けられている。抵抗器303は、前記直列接続された2つのキャパシタ302の電圧分担を均等化するために設けられている。インバータ304は、昇圧型コンバータ301から出力された直流電圧を高周波交流電圧に変換する。インバータ304は、負荷であるX線管308に印加する電圧(管電圧)を制御する機能も有している。

高電圧変圧器305は、その一次巻線がインバータ302の出力側に接続され、インバータ304によって変換された交流電圧を昇圧する。高電圧整流器306は、高電圧変圧器305の二次巻線からの高周波高電圧を直流高電圧に変換し、その出力端はX線管308に接続され、その直流高電圧がX線管8に印加される。管電圧検出器307はX線管308に印加される電圧を検出する。X線管308は整流器306から直流高電圧を供給されX線を発生する。

デジタル制御回路312は、コンバータ制御部309と、キャパシタ劣化監視部310と、インバータ制御部311と、を有している。
コンバータ制御部309は、昇圧型コンバータ301内のIGBTをスイッチ制御する。キャパシタ劣化監視部310はキャパシタ302の劣化を監視する。インバータ制御部311は相電流と昇圧型コンバータ301の出力電圧を検出し、管電圧を管電圧検出器307で検出してそれを目標値と一致させる機能を有している。
操作部313は、デジタル制御回路312に対して管電圧・管電流及びX線曝射時間をはじめとする動作条件やその指令等を設定する。また、電力変換装置の状態をモニタする機能を有している。

次に、本発明の要部であるキャパシタ劣化監視部310は次のように構成される。
電力変換装置はその初期状態(出荷時あるいは据付時等)において昇圧型コンバータ301を動作した後、その動作を停止した(非昇圧状態)際、キャパシタ302は抵抗器303を介して放電され、全波整流の状態に移行する。キャパシタ劣化監視部310は、キャパシタ302の放電から全波整流の状態に移行した期間におけるキャパシタ302の両端の電圧降下の特性を検知する。さらに、キャパシタ劣化監視部310は、その検知された電圧降下特性を初期状態の電圧降下特性としてキャパシタ劣化診断部310内のメモリに記憶する。

この際の記憶方法は、図4に示すように、昇圧型コンバータ301の昇圧動作停止から所定時間後の電圧降下の値を記憶する。また、別の記憶方法は、図5に示すように、昇圧型コンバータ301の昇圧動作停止から電圧降下して所定の電圧値に達するまでの経過時間を記憶する。これらの記憶方法は単独でも組み合わせでも何れであってもよい。

次に、キャパシタ劣化診断部310は、電力変換装置の使用時(ここでは、単に「装置使用時」ともいう)において、前記昇圧型コンバータ301の昇圧動作を停止した時から全波整流状態に移行するまでの期間におけるキャパシタ302の電圧降下特性を使用時の電圧降下特性として検知する。キャパシタ劣化診断部310は、前記メモリに記憶された初期状態の電圧降下特性と装置使用時の電圧降下特性と比較し、その比較の結果が少なくとも次の項目に該当したならば、キャパシタ302が劣化したものとして判断する。
(1)装置使用時の電圧降下速度が初期状態より所定値まで増加した場合
(2)装置使用時の電圧降下速度が使用時測定毎に所定の割合で増した場合
キャパシタ劣化監視部310は、キャパシタ302が劣化したと判定された場合、警告信号を生成する。その生成された警告信号は操作部313の警告表示部314に送信される。

警告表示部314は、キャパシタ劣化監視部310から警告信号を受信したとき、操作者に対してその警告を報知する。ここで、報知とは、表示などの視覚情報、音声などの聴覚情報、携帯電話のバイブレータ機能などの振動による触覚情報など医用画像診断装置の操作者にその五感を通じて知らせることを意味している。
この際の報知は、次の項目が単独又は組み合わせで行われる。
(1)警告表示部314は「キャパシタの劣化が認められます」との直接的なメッセージを表示する。また、警告表示部314は別途音声発生器とスピーカを設け、上記メッセージを音声で発生させてもよい。さらに、警告表示部314は上記メッセージの表示又は音声発生と共に、警告表示部314の筐体を振動させてもよい。
(2)警告表示部314は警告コードと共に「この警告コードを1週間以内にサービスセンタに連絡して下さい」との間接的なメッセージを表示する。また、警告表示部314は別途音声発生器とスピーカを設け、上記メッセージを音声で発生させてもよい。さらに、警告表示部314は上記メッセージの表示又は音声発生と共に、警告表示部314の筐体を振動させてもよい。
(3)警告表示部314は警告ランプを点灯させる。この警告ランプは電解キャパシタを模した形であれば直感的に理解しやすい。
(4)警告表示部314は、上記(1)〜(3)の表示又は非表示に拘らず、インターネットなどのネットワーク315に送信可能なインターフェースを介して前記キャパシタ302の劣化情報をネットワーク315に送信し、同様にネットワーク315に接続されたサービスセンタに設置された受信端末316(パーソナルコンピュータなど)が前記送信手段によって送信されたキャパシタ302の劣化情報を受信し、電力変換装置のキャパシタの劣化状況を知らせてもよい。

以上説明した回路構成であれば、キャパシタに対して並列接続する抵抗器とスイッチを設けることを要しない。
これにより、コンバータ回路が昇圧型コンバータであるため、キャパシタへの印加電圧に比例した高耐圧スイッチが不要となるので、装置の小型化に寄与できる。

以上のように、本実施例は、昇圧型高力率コンバータを適用したインバータ式X線高電圧装置に使用すれば、特殊な部品を付加する必要なく、また初期状態のキャパシタの電力降下特性を劣化判定の基準としていることから個々のキャパシタに対して精度の高い前記キャパシタの劣化判定を行うことが可能となる。
このことにより、電力変換装置の動作中に起こる故障を未然に回避することが可能となる。

以上説明した回路構成において、コンバータ回路が昇圧型コンバータである例を説明したが、本発明を実施する場合にコンバータは昇圧型コンバータに限定しないでもよい。
なぜならば、本発明の要点はキャパシタの劣化による電力変換装置への影響をなくすことにあるため、キャパシタの劣化診断の頻度が問題となるため、コンバータの種類は昇圧型に限定されないのである。

次に、本実施例は、電力変換装置の負荷がMRI装置の傾斜磁場コイルである場合を説明する。

図6は、本発明が適用されるMRI装置の全体概要を示す図である。このMRI装置は、被検者612が置かれる空間に均一な静磁場を発生する静磁場磁石601と、この空間に磁場勾配を形成する傾斜磁場コイル602と、被検者612の組織を構成する原子の原子核に、その共鳴周波数と同じ周波数の高周波磁場を照射する照射コイル604と、被検者612から発生するNMR信号を受信する受信コイル606とを備える。傾斜磁場コイル602は傾斜磁場電源603に接続され、照射コイル604は前記共鳴周波数と同じ周波数の高周波を発振する発振器、変調器、増幅器等からなる送信系605に接続されている。また受信コイル606は、増幅器、位相検波器、A/D変換器等からなる受信系607に接続されている。

傾斜磁場電源603、送信系605及び受信系607は、CPU608に接続されている。CPU608は、傾斜磁場電源603、送信系605及び受信系607の動作を制御するとともに、受信系607が受信したNMR信号を信号処理し、画像再構成等の演算を行う。CPU608には、これら制御のためのプログラムや演算のためのプログラム、演算結果等を格納するためのROM、RAM等の記憶装置611、演算結果である画像等を表示するためのディスプレイ609、装置動作させるための指令や撮像条件等を入力するための操作卓610が備えられている。

具体的には、例えばグラディエントエコー法等の撮像シーケンスが予めプログラムとして組み込まれており、操作卓610において、所望の撮像シーケンスを選択することができる。また撮像条件のパラメータとしては、例えばスライスに関してスライス厚やスライスエンコード数、撮像視野(FOV)、周波数帯域、非対称計測率(AMI)、サンプリング数等が設定される。操作卓610により撮像シーケンス及び撮像条件が設定されると、その撮像シーケンスに則った撮像が行われる。

近年、MRI装置は、エコープラナーイメージング法等の高速撮像手法が開発されている。電力変換装置は、その高速撮像手法に伴い、磁場発生用電源の出力電流の増大と電源の立ち上がり時間の短縮が要求され、大電流、高電圧化する動向にある。磁場発生用電源の出力電流変化速度を向上させるためには、電力変換装置は傾斜磁場コイルへの入力電圧の高電圧化と高安定化が必要である。そこで、静磁場発生用や傾斜磁場発生用などの磁場発生用スイッチング電源として、電圧型交流直流変換器を備えた安定化したMRI装置用電源装置が用いられるようになっている。

図7は、図6のMRI装置傾斜磁場発生用の電源装置の一例を示すブロック図である。
傾斜磁場発生用の電源装置701は、商用電源702と接続される電源型交流直流変換器703と、電源型交流直流変換器703と接続されるキャパシタ704と、キャパシタ704と接続される抵抗器705及び電流増幅器706と、を有している。
電源型交流直流変換器703は商用電源702の交流電流を直流電流に変換する。キャパシタ704は電源型交流直流変換器703によって変換された直流電流を平滑化する。抵抗器705はキャパシタ704に並列に接続され電圧検出器720の電圧検出を機能させる。電流増幅器706はキャパシタ704によって平滑された直流電流を増幅する。傾斜磁場コイル707は電流増幅器706によって増幅された電流によって駆動される。

ここで用いる交流直流変換器703は、商用電源702と接続されたリアクトル708〜710と、リアクトル708〜710にフルブリッジ接続されたフライホイールダイオードと、フライホイールダイオードに並列接続されたスイッチング素子であるIGBT711〜716とを備えている。

このような電圧型交流直流変換器703は制御回路717によってその出力電圧が制御される。即ち制御回路717は、電流検出器718、719により検出された電圧型交流直流変換器703への入力電流と、電圧検出手段720により検出されたキャパシタ704の電圧と、外部から入力される電圧指令値とに基づいて出力電圧をフィードバック制御する。この制御は、平滑用キャパシタ704が商用電源に接続されたリアクトル708〜710とスイッチング素子711〜716を通して充電され、その充電電圧に対しスイッチング素子711〜716のデューティ比を変化させることによって高電圧に制御している。また、電流増幅器706の出力電流は、制御回路721によってフィードバック制御される。制御回路717は、電流検出器722により検出された電流値と外部から入力される電流指定値とに基づいて電流増幅器706の増幅率を求め、その求められた増幅率によって電流増幅器706を制御している。

電圧検出手段720は、抵抗器705を介してキャパシタ704の電圧を随時検出している。キャパシタ劣化監視部723は制御回路717に設けられ、電源交流直流変換器703の昇圧状態から前記キャパシタ704を放電させて非昇圧状態に移行する際のキャパシタ両端の使用時の電圧降下特性を測定する。また、キャパシタ劣化監視部723は、実施例1と同様に、キャパシタ劣化監視部723のメモリに予め記憶させてあるMRI装置用電源の初期状態の電圧降下特性と前記使用時の電圧降下特性を比較する。そして、キャパシタ劣化監視部723は、前記使用時の電圧降下特性が初期状態よりも所定よりも電圧降下時間に短縮があったと認められた時にキャパシタ704が劣化したと判定する。MRI装置の操作部724はキャパシタ劣化監視部723によって判定されたキャパシタ704の劣化状態を報知する。このときの報知方法は、実施例1で説明された方法で行われる。

このように、本発明をMRI用電源装置に適用すれば、キャパシタの劣化に伴う故障を未然に防ぐことができるので、MRI装置に供給する安定した電源として高い信頼性を確保できる。

なお、上記実施例においては、いずれも三相の昇圧型コンバータを取り上げたが、本発明はこれに限らず単相の昇圧型コンバータを用いた電力変換装置に対しても適用できることは言うまでもない。

以上のように、本発明について複数の実施の形態を説明したが、上記開示した実施の形態に限定されることなく、請求の範囲に記載される技術思想を実現する技術内容は全て本発明に包含されるものである。

産業上の利用性

本発明の電力変換装置は、キャパシタの劣化に伴う故障を未然に防ぐことができるので、医用画像診断装置に供給する安定した電源として高い信頼性を確保できる。

Claims

商用交流電圧を直流電圧に整流するコンバータと、
このコンバータによって整流された直流電圧を平滑するキャパシタと、
このキャパシタによって平滑された直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換するインバータと、
電力変換装置の使用時毎に前記キャパシタの充放電特性を測定する測定手段と、
予め初期状態の前記キャパシタの充放電特性を前記測定手段によって測定し、その測定された初期状態の前記キャパシタの充放電特性を記憶する記憶手段と、
この測定手段によって前記使用時毎に測定されたキャパシタの充放電特性と前記記憶手段によって記憶された初期状態のキャパシタの充放電特性を比較する比較手段と、
この比較手段によって比較された結果に基づき前記キャパシタの劣化状態を判定するキャパシタ劣化判定手段と、
このキャパシタ劣化判定手段によって判定されたキャパシタの劣化状態を報知する報知手段と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
前記測定手段は、前記キャパシタの充電状態から放電状態にかけて前記キャパシタの両端の電圧降下特性を前記キャパシタの充放電特性として測定することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
前記記憶手段は、前記測定手段によって測定された前記キャパシタの初期状態の充放電特性を記憶することを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載の電力変換装置。
前記コンバータが昇圧型コンバータであって、前記記憶手段は、その昇圧型コンバータの昇圧動作停止から所定時間後の電圧降下の値を記憶することを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
前記コンバータが昇圧型コンバータであって、前記記憶手段は、その昇圧型コンバータの昇圧動作停止から電圧降下して所定の電圧値に達するまでの経過時間を記憶することを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
前記判定手段は、前記比較手段の結果が前記電力変換装置の使用時の電圧降下速度が初期状態より所定値まで増加した場合に前記キャパシタが劣化したと判定することを特徴とする請求項２〜５の何れか一項に記載の電力変換装置。
前記判定手段は、前記比較手段の結果が前記電力変換装置の使用時の電圧降下速度が使用時測定毎に所定の割合で増した場合に前記キャパシタが劣化したと判定することを特徴とする請求項２〜５の何れか一項に記載の電力変換装置。
前記報知手段は、前記判定手段によって前記キャパシタが劣化したと判定されたとき、その劣化情報をモニタに表示することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の電力変換装置。
前記報知手段は、前記劣化情報と共にその対策情報をモニタに表示することを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
前記報知手段は、前記劣化情報を前記キャパシタの形状を模式してモニタに表示することを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
前記報知手段は、前記判定手段によって前記キャパシタが劣化したと判定されたとき、その劣化情報を音声により報知することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の電力変換装置。
前記報知手段は、前記判定手段によって前記キャパシタが劣化したと判定されたとき、その劣化情報を振動により報知することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の電力変換装置。
前記報知手段は、前記キャパシタの劣化情報をネットワークに送信する送信手段と、この送信手段と異なる場所のサービスセンタに設置され前記送信手段によって送信された前記キャパシタの劣化情報を受信する受信手段と、この受信手段によって受信されたキャパシタの劣化情報を表示する手段と、を備えたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の電力変換装置。
請求項１〜１３の何れか１項に記載の電力変換装置と、前記電力変換装置のインバータの出力側に接続され前記インバータの出力電圧を昇圧する高電圧変圧器と、この高電圧変圧器の出力を直流高電圧に変換する高電圧整流器と、この高電圧整流器の出力に接続され負荷であるＸ線管と、このＸ線管のＸ線の出力条件を設定する前記操作手段と、を備えたことを特徴とするインバータＸ線高電圧装置。
請求項１４に記載のインバータＸ線高電圧装置と、このインバータＸ線高電圧装置からの高電圧が供給されＸ線を発生し、その発生されたＸ線を被検者に照射するＸ線源と、このＸ線源と対向配置され前記被検者の透過Ｘ線を受像する受像手段と、この受像手段によって受像されたＸ線像を表示する表示部と、前記Ｘ線源、前記寝台及び前記受像手段を制御するための制御量を入力する操作卓と、を備えたことを特徴とするＸ線透視撮影装置。
請求項１４に記載のインバータＸ線高電圧装置と、このインバータＸ線高電圧装置からの高電圧が供給されＸ線を発生し、その発生されたＸ線を被検者に照射するＸ線源と、このＸ線源と前記被検者を挟んで対向配置され前記被検者の透過Ｘ線を投影データとして検出するＸ線検出器と、このＸ線検出器と前記Ｘ線源とを支持して回転する回転板と、この回転板によって回転され多数方向から得られた投影データから前記被検者の断層像を画像再構成する画像処理手段と、この画像処理手段によって画像再構成された前記被検者の断層像を表示する画像表示手段と、を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
被検者が置かれる空間に均一な静磁場を発生する静磁場磁石と、この空間に磁場勾配を形成する傾斜磁場コイルと、被検者の組織を構成する原子の原子核に、その共鳴周波数と同じ周波数の高周波磁場を照射する照射コイルと、被検者から発生するＮＭＲ信号を受信する受信コイルと、この受信コイルによって受信されたＮＭＲ信号を信号処理し前記被検者の断層像を画像再構成演算する画像処理手段と、この画像処理手段によって画像再構成された前記被検者の断層像を表示する画像表示手段とを備えたＭＲＩ装置において、前記傾斜磁場コイルに供給される傾斜磁場電源は、請求項１〜１３の何れか１項に記載の電力変換装置であることを特徴とするＭＲＩ装置。