JPH09131065A - 直流高圧電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】出力電圧の極性の切換スイッチの動作異常を検
出可能にした直流高圧電源装置を提供すること。 【解決手段】複数のコンデンサＣ１〜と、前記コンデン
サのそれぞれに接続される複数の整流器ＲｅＣ１〜と、
前記接続を切り換える複数の切換スイッチＳ１〜とを有
し出力電圧の極性の反転可能にした直流高圧電源装置で
あって、前記切換スイッチＳ１〜は絶縁円板１３の所定
の位置に透過孔１４が形成され、金属製可動接触片Ｒを
有する可動接触子１２と前記透過孔１４の位置に対応し
て配置される固定接点ａ、ｂとからなり、複数の切換ス
イッチＳ１〜の可動接触子１２を回転可能の絶縁軸３に
固定し、各可動接触片Ｒが固定接点ａ、ｂに当接されて
いるとき前記各透過孔１４を一直線に整列させ、発光装
置５の照射光を受光装置６で受光できるようにして可動
接触子と前記固定接点との対応を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流高圧電源装置
に関し、特に直流高圧電源装置の出力電圧の極性切換え
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】直流高圧電源装置、例えばコッククロフ
ト・ウオルトン（Ｃｏｃｋｃｒｏｆｔ−Ｗａｌｔｏｎ）
回路（以下、「Ｃ・Ｗ回路」という）等の昇圧整流回路
を直流高圧電源として用いることは良く知られている。
このような直流高圧電源装置でその出力極性を切り換え
る場合、各段のコンデンサに接続されているそれぞれの
整流器の接続を変更することにより行われている。

【０００３】図３はその例を示すもので、交流電源１の
一方の端子側に直列に接続される第１のコンデンサＣ
１、Ｃ３と、交流電源の他方の端子側に直列に接続され
る第２のコンデンサＣ２、Ｃ４と、正極が前記第１のコ
ンデンサＣ１、Ｃ３のそれぞれの一方の端子に接続され
た第１の整流器ＲｅＣ１、ＲｅＣ３と、負極が前記第１
のコンデンサのＣ１、Ｃ３それぞれの一方の端子に接続
された第２の整流器ＲｅＣ２、ＲｅＣ４と、前記第１の
整流器ＲｅＣ１、ＲｅＣ３の負極と前記第２の整流器の
正極のいずれか一方を前記第２のコンデンサＣ２、Ｃ４
の一方の端子に、他方を前記第２のコンデンサＣ２、Ｃ
４の他方の端子にその接続を切り換える切換スイッチＳ
１〜Ｓ４を設け、この切換スイッチＳ１〜Ｓ４を作動し
て出力電圧の極性の反転が行われている。

【０００４】切換スイッチＳ１〜Ｓ４は、可動接触片Ｒ
をモータ２の回転子に連結されて回転駆動する絶縁体で
形成された軸（以下、「絶縁軸」という）３に固定し、
モータ２を回転駆動することにより絶縁軸３を回転させ
て可動接触片Ｒを固定接点ｂから固定接点ａに切り換え
るように構成されている。この場合、可動接触片Ｒが、
固定接点ｂおよび固定接点ａの位置で停止する必要があ
り、そのためにリミットスイッチ４を固定接点ｂおよび
固定接点ａの位置に対応して大地電位部に設け、このリ
ミットスイッチ４の作動によってモータ２を停止させる
ようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一本の絶縁軸
３に複数の切換スイッチＳ１〜Ｓ４（実際は、コンデン
サもさらに多段に構成され切換スイッチの数も多い）の
可動接触片Ｒを固定しているので、一つの切換スイッチ
の可動接触片Ｒの固定にゆるみが生じても、上記のよう
な大地電位部に設けたリミットスイッチ４では、そのゆ
るみを検出することはできないという問題がある。

【０００６】この問題を解消するために、切換スイッチ
Ｓ１〜Ｓ４全ての箇所にリミットスイッチ４を配置する
ことも考えられるが、切換スイッチＳ１〜Ｓ４が配置さ
れている各部の電位は大地電位よりも数百ＫＶ以上とか
なり高いので、実際上不可能である。

【０００７】本発明は、上記の問題に鑑みなされたもの
で、出力電圧の極性の切換スイッチの動作異常を検出可
能にした直流高圧電源装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、複
数のコンデンサと、前記複数のコンデンサのそれぞれに
接続される複数の整流器と、前記複数のコンデンサと前
記複数の整流器との接続を切り換える複数の切換スイッ
チとを有し出力電圧の極性の反転を可能にした直流高圧
電源装置であって、前記切換スイッチはそれぞれ所定の
位置に透過孔が形成された可動接触子と前記透過孔の位
置に対応して配置される固定接点とからなり、前記可動
接触子を回転可能の絶縁軸に固定するとともに、前記そ
れぞれの透過孔を通過する光により前記可動接触子と前
記固定接点との対応を検出してなることを特徴とする直
流高圧電源装置とすることにより達成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係る直流高圧電源装置で
は、交流電源の一方の端子側に直列に接続される第１の
コンデンサと、交流電源の他方の端子側に直列に接続さ
れる第２のコンデンサと、正極が第１のコンデンサの一
方の端子に接続された第１の整流器と、負極が第１のコ
ンデンサの前記端子に接続された第２の整流器と、前記
第１の整流器の負極と前記第２の整流器の正極のいずれ
か一方を前記第２のコンデンサの一方の端子に、他方を
前記第２のコンデンサの他方の端子にその接続を切り換
える切換スイッチとにより整流回路を構成し、この整流
回路を複数接続して出力電圧の極性の反転可能の直流高
圧電源装置を構成する。

【００１０】その際、それぞれの切換スイッチの可動接
触子に透過孔を形成し、この可動接触子を出力電圧の極
性の反転時に駆動されるモータに連結して回転駆動する
一本の絶縁軸に固定し、各切換スイッチの可動接触子の
透過孔が一直線上に整列した位置にあるそれぞれの切換
スイッチの可動接触子と接触する固定接点を配置する。
そして、一直線上に整列した各切換スイッチの可動接触
子の透過孔の延長線上の一方に発光装置、他方に受光装
置を設置する。

【００１１】以上のように直流高圧電源装置を構成する
と、各切換スイッチの動作が正常であれば各切換スイッ
チの可動接触子の透過孔を通過した光は、受光装置によ
り受光され全ての切換スイッチが正常に動作しているこ
とが判別され、いずれかの切換スイッチの可動接触子の
固定にゆるみ等が生じた場合には、その切換スイッチの
可動接触子の透過孔の位置がずれ各切換スイッチの可動
接触子の透過孔を通過した光は受光装置で受光されなく
なり、切換スイッチの異常が判別される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照して
説明する。図１は、本発明の実施例の直流高圧電源装置
の構成図、図２は図１の直流高圧電源装置の切換スイッ
チの構成を示す平面図である。なお、全図を通して同一
もしくは対応する部分には同一の符号を付している。図
１において、１は高周波等の交流電源、２はモータ、３
はモータ２に連結さた回転駆動する絶縁軸、４はリミッ
トスイッチである。

【００１３】５は発光装置、６は受光装置、７はタン
ク、８はコロナシールド体、９はタンク７の蓋体、Ｓ１
〜Ｓ４は可動接触子１２と固定接点ａおよびｂとからな
る切換スイッチ、ＲｅＣ１〜ＲｅＣ４は整流器である。
そして、これらの機器はＳＦ６等の絶縁ガスを充填した
タンク７内に収納され、コロナシールド体８で覆われて
いる。また、タンク７内外に跨って接続される電力線や
信号線等は密封端子を介して行われるが図では省略され
ている。

【００１４】切換スイッチＳ１〜Ｓ４の可動接触子１２
は、その一つ（Ｓ１）の平面図を図２に示すように、不
透明の絶縁体からなる円板１３に金属（導電体）からな
る可動接触片Ｒが埋め込まれ、円板１３の所定の位置に
透過孔１４を形成して構成されている。切換スイッチＳ
１〜Ｓ４の固定接点ａおよびｂは、可動接触子１２の透
過孔１４の位置に対応して配置される。

【００１５】すなわち、各切換スイッチＳ１〜Ｓ４の可
動接触子１２を一本の絶縁軸３に整列固定し、各切換ス
イッチＳ１〜Ｓ４の可動接触子１２の透過孔１４が一直
線上に整列した状態で可動接触片Ｒがそれぞれの固定接
点ａに当接および固定接点ｂに当接する位置に透過孔１
４の位置および固定接点ａおよびｂの配置が設定されて
いる。

【００１６】この実施例では、各切換スイッチＳ１〜Ｓ
４の可動接触子１２は同一の構成とされていて、透過孔
１４は円板１３の中心（回転中心）に関し互いに対称な
位置の２個所に形成され、その内の１個所は可動接触片
Ｒの近傍（近傍でなくてもよいが）に形成されている。
また、固定接点ａおよびｂは、電位差が大きいため十分
な絶縁距離を採り、同様に円板１３の中心（回転中心）
に関し互いに対称な位置の２個所に対向して配置されて
いる。

【００１７】そして、図１に示すように各切換スイッチ
Ｓ１〜Ｓ４間で電位差が小さいもしくは同一の固定接点
を隣接配置してコンパクト化を図り、そのため各切換ス
イッチＳ１〜Ｓ４間で固定接点ａ、ｂは互いに交互に整
列することになるが、このようにしても各切換スイッチ
Ｓ１〜Ｓ４の可動接触片Ｒが固定接点ａに当接すると
き、また、固定接点ｂに当接するときのいずれのときに
おいても、各切換スイッチＳ１〜Ｓ４の透過孔１４が一
直線上に整列した状態となる。

【００１８】コンデンサＣ１およびＣ３は直列に接続さ
れ、交流電源１の一方の端子に接続された交流側コンデ
ンサを形成する第１のコンデンサ、Ｃ２およびＣ４は直
列に接続され、交流電源１の他方の端子に接続された直
流側コンデンサを形成する第２のコンデンサである。

【００１９】ＲｅＣ１およびＲｅＣ３は、正極が第１の
コンデンサＣ１、Ｃ３の一方の端子にそれぞれ接続され
た第１の整流器、ＲｅＣ２およびＲｅＣ４は、負極が第
１のコンデンサＣ１、Ｃ３の一方の端子にそれぞれ接続
された第２の整流器である。そして、整流器ＲｅＣ１の
負極は切換スイッチＳ１の可動接触片Ｒ、整流器ＲｅＣ
２の正極は切換スイッチＳ２の可動接触片Ｒ、整流器Ｒ
ｅＣ３の負極は切換スイッチＳ３の可動接触片Ｒ、整流
器ＲｅＣ４の正極は切換スイッチＳ４の可動接触片Ｒに
それぞれカール電線により接続されている。

【００２０】切換スイッチＳ１の固定接点ａおよび切換
スイッチＳ２の固定接点ｂは第２のコンデンサＣ２の一
方の端子に接続され、切換スイッチＳ１の固定接点ｂお
よび切換スイッチＳ２の固定接点ａは第２のコンデンサ
Ｃ２の他方の端子に接続されている。また、切換スイッ
チＳ３の固定接点ａおよび切換スイッチＳ４の固定接点
ｂは第２のコンデンサＣ４の一方の端子に接続され、切
換スイッチＳ３の固定接点ｂおよび切換スイッチＳ４の
固定接点ａは第２のコンデンサＣ２の他方の端子に接続
されている。

【００２１】図示の状態では、切換スイッチＳ１〜Ｓ４
の可動接触片Ｒが固定接点ｂに当接していて、第１のコ
ンデンサＣ１、Ｃ３と第２のコンデンサＣ２、Ｃ４およ
び第１のコンデンサＣ１、Ｃ３と第２のコンデンサＣ
２、Ｃ４間に跨って接続された整流器ＲｅＣ１〜ＲｅＣ
４とによりＣ・Ｗ回路の昇圧整流回路が形成され、昇圧
された正極の直流高電圧が出力されている。

【００２２】出力の極性を反転するときには、図示しな
いタンク７の外にある操作装置を操作してモータ２を回
転する。モータ２の回転によって絶縁軸３が回転し、絶
縁軸３に固定されている可動接触子１２が回転し、可動
接触片Ｒが固定接点ａに当接し、これにより整流器Ｒｅ
Ｃ１〜整流器ＲｅＣ４の接続が変更され、出力の極性が
反転される（この例では負極の直流高電圧が出力され
る。）。

【００２３】リミットスイッチ４は、従来と同様に固定
接点ｂおよび固定接点ａの位置に対応して大地電位部に
設け、このリミットスイッチ４の作動によってモータ２
の作動の確認やモータ２の停止制御等に用いている。

【００２４】発光装置５は、各切換スイッチＳ１〜Ｓ４
の可動接触片Ｒのすべてが固定接点ｂまたは固定接点ａ
に当接している状態にあるとき、つまり各切換スイッチ
Ｓ１〜Ｓ４の透過孔１４が一直線上に整列した状態にあ
るとき、その直線の延長線上に位置する大地電位である
タンク７の天井に固定されている。また、その直線の延
長線上に位置するコロナシールド体８には透過孔１０が
形成されている。受光装置６は、発光装置５と対向して
大地電位であるタンク７内の底板（符号なし）に固定さ
れている。

【００２５】このように発光装置５と受光装置６とを配
置することによって、各切換スイッチＳ１〜Ｓ４の可動
接触片Ｒのすべてが固定接点ｂまたは固定接点ａに当接
している状態にあるとき、発光装置５から照射された光
は、各切換スイッチＳ１〜Ｓ４の透過孔１４を通過して
受光装置６でその光が受光され、各切換スイッチＳ１〜
Ｓ４のすべてが正常であることが検出される。

【００２６】また、切換スイッチＳ１〜Ｓ４のいずれか
が位置ずれを生じていると、発光装置５から照射された
光は、位置ずれしている切換スイッチの可動接触子１２
の不透明の円板１３に遮ぎられ、その光は受光装置６で
受光されず、これにより切換スイッチの動作異常が検出
される。この場合、リミットスイッチ４の作動と組み合
わせモータ２の異常であるか、切換スイッチの異常であ
るかを判別する。なお、図示していないが、受光装置
６、リミットスイッチ４等の検出信号はタンク７の外に
取り出され信号処理装置によって処理される。

【００２７】なお、実施例では第１のコンデンサおよび
第２のコンデンサを２段で構成しているが、実際は更に
多段に構成される。また、全ての切換スイッチは一本の
絶縁軸に固定されるものに限られず、接触子の透過孔の
数や位置も適宜に設計される。更に、実施例では透過形
の光センサを用いているが、発光装置と受光装置を隣接
して配置し、高圧部例えば端部に位置する接触子には鏡
を設け、反射形の光センサとすることも可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
一軸に固定された複数の可動接触子の全ての動作を監視
することができ、可動接触子の動作不良の検出漏れを確
実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の直流高圧電源装置の構成図で
ある。

【図２】図１に示す直流高圧電源装置の切換スイッチの
構成を示す平面図である。

【図３】従来の直流高圧電源装置の構成図である。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ モータ ３ 絶縁軸 ４ リミットスイッチ ５ 発光装置 ６ 受光装置 ７ タンク ８ コロナシールド体 ９ 蓋体 １０ 透過孔 １２ 可動接触子 １３ 円板 １４ 透過孔 Ｃ１、Ｃ３ 第１のコンデンサ Ｃ２、Ｃ４ 第２のコンデンサ ＲｅＣ１、ＲｅＣ３ 第１の整流器 ＲｅＣ２、ＲｅＣ４ 第２の整流器 Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、 切換スイッチ ａ、ｂ 固定接点 Ｒ 可動接触片

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のコンデンサと、前記複数のコンデン
   サのそれぞれに接続される複数の整流器と、前記複数の
   コンデンサと前記複数の整流器との接続を切り換える複
   数の切換スイッチとを有し出力電圧の極性の反転を可能
   にした直流高圧電源装置であって、前記切換スイッチは
   それぞれ所定の位置に透過孔が形成された可動接触子と
   前記透過孔の位置に対応して配置される固定接点とから
   なり、前記可動接触子を回転可能の絶縁軸に固定すると
   ともに、前記それぞれの透過孔を通過する光により前記
   可動接触子と前記固定接点との対応を検出してなること
   を特徴とする直流高圧電源装置。