JPH1065501A - 一電源方式パルス荷電装置 - Google Patents

一電源方式パルス荷電装置

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JPH1065501A
JPH1065501A JP9000781A JP78197A JPH1065501A JP H1065501 A JPH1065501 A JP H1065501A JP 9000781 A JP9000781 A JP 9000781A JP 78197 A JP78197 A JP 78197A JP H1065501 A JPH1065501 A JP H1065501A
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Yasutoshi Ueda
泰稔 上田
Osamu Kawabata
理 川畑
Toshinori Kamei
俊典 亀井
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    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
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    • H03K3/55—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback the switching device being a gas-filled tube having a control electrode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電子管を用いてスイッチング制御を確実に行な
うことができ、簡単な構成で制御性に優れ、かつ、電子
管の寿命を高めて信頼性を向上する。 【解決手段】直流高電圧発生装置１の出力電圧は、充電
コンデンサ２に蓄えられ、電子管５及び固定ギャップ６
を介して電気集じん装置４に供給される。制御ユニット
７により電子管５をオンさせると、充電コンデンサ２の
電荷は電気集じん装置４に向かって流れようとする。こ
の際、固定ギャップ６に高電圧が印加され、固定ギャッ
プ６が短絡してスイッチオンの状態となり、回路のＬＣ
共振によって電気集じん装置４にパルス状の高電圧が印
加される。固定ギャップ６は抵抗として働き、ＬＣ共振
を素早く減衰させ、充電コンデンサ２と電気集じん装置
４が同電位となったとき、固定ギャップ６の絶縁が回復
して自動的に回路がオフ状態となる。この結果、電子管
５も自動的にオフとなり、次の信号待ちの状態となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気集じん装置等
に用いられる一電源方式パルス荷電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、パルス電圧とベースとなる電圧を
１つの電源で供給する一電源方式のパルス荷電装置は、
図４に示すように構成されている。同図において、１は
直流高電圧発生装置で、その出力電圧は充電コンデンサ
２に蓄えられた後、スイッチング素子であるロータリス
パークギャップ３を介して電気集じん装置４に供給され
る。
【０００３】上記のように従来の一電源方式のパルス荷
電装置では、スイッチング素子としてロータリスパーク
ギャップ３を用いている。しかしながら、ロータリスパ
ークギャップ方式の場合、例えば超高抵抗ダストのよう
にできるだけパルス頻度を下げた方が性能が良くなるよ
うな場合には、その回転数を下げて運転する必要があ
る。この場合、スイッチがオフした後も、負荷側がコロ
ナ抵抗により電位が下がり、ギャップ間に再び電位差が
生じ、その結果、再びスイッチがオンとなり、所定のパ
ルス頻度が確保できなくなるという、すなわち、制御性
が悪いという欠点があった。
【０００４】図５は正規のスイッチング時の電圧波形、
図６はパルス頻度を少なくした時の電圧波形を示したも
のである。図６における波形ａは、スイッチング周期を
長くしてパルス頻度を下げた場合に、上記したようにス
イッチをオフした後に不要なスイッチングが行なわれる
ことを示している。
【０００５】一方、上記ロータリスパークギャップ３の
ような機械式のスイッチング素子以外にも、サイリスタ
等の電子式のスイッチング素子があるが、何れも素子単
体として高電圧に耐えられるものがなく、このため複数
の素子を直列に接続して使用することになる。しかし、
このように電子式のスイッチング素子を複数直列に接続
して使用する場合、各素子を均一に作動させるための手
段が必要となり、装置が複雑で、かつ、コスト的に非常
に高価になるという問題がある。
【０００６】また、サイラトロン等の電子管は、高電圧
に耐え、かつコスト的にも安価であるが、それを用いた
高電圧のスイッチング装置は、制御信号によりスイッチ
をオンすることはできるが、強制的にオフすることがで
きないので、立上りは急峻でもパルス状の電圧を電気集
じん装置に都合良く印加することができなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】サイラトロンのような
電子管は、高電圧を直接スイッチングする素子としては
安価で信頼性が高く、高い繰り返し頻度に対しても使用
可能であるが、強制的にオフすることができないので、
電気集じん装置のようにパルス状の高電圧を必要とする
装置に対し、そのまま用いた場合、なかなか導通が切れ
ず、コンデンサと電気集じん装置との間に生じる共振が
継続するという問題があった。そこで、電気集じん装置
のパルス電源のスイッチング素子としてサイラトロン等
の電子管を用いるためには、スイッチを強制的にかつ短
い時間でオフするための機構が必要であった。更に、サ
イラトロン自身には、逆方向の電流が流れると、寿命が
短くなるという問題がある。
【０００８】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、サイラトロン等の電子管を用いてスイッチ
制御を確実に行なうことができ、簡単な構成で制御性に
優れ、電子管の寿命を高め、信頼性の高い一電源方式の
パルス荷電装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る一電源方式
パルス荷電装置は、直流高電圧発生装置と、この直流高
電圧発生装置から出力される直流高電圧により充電され
る充電コンデンサと、この充電コンデンサに蓄えられた
電荷をスイッチングし、パルス状高電圧を発生して負荷
に供給する直列接続の電子管及び固定ギャップからなる
スイッチング手段と、上記電子管の動作を制御する制御
手段とを具備したことを特徴とする。
【００１０】また、本発明は、上記スイッチング手段の
電子管と直列に負荷側へ電流が流れるように第１のダイ
オードを接続すると共に、当該電子管とダイオードの組
み合わせと並列に逆方向電流が流れるように第２のダイ
オードを並列接続したことを特徴とする。
【００１１】また、本発明は、上記スイッチング手段の
電子管と直列に電子管の順方向電流には時間遅れがなく
電流が流れるように磁気アシスト回路を設けると共に、
当該電子管と磁気アシスト回路の組み合わせと並列に、
逆方向電流が流れるように第２の電子管と磁気アシスト
回路の組み合わせを並列接続したことを特徴とする。
【００１２】また、本発明は、上記磁気アシスト回路に
おいて、時間遅れがなく電流が流れるようにするため、
第１及び第２のアシスト回路を順方向に電流が流れる際
に予め飽和させておく第１及び第２のバイアス回路を設
けることを特徴とする。
【００１３】（作用）サイラトロン等の電子管を用いた
スイッチング素子と負荷例えば電気集じん装置との間に
固定ギャップを挿入することにより、ギャップの抵抗に
より回路のＬＣ共振の減衰が早くなり、かつ、ギャップ
間の電位差がギャップ間の絶縁破壊電圧以下に減衰した
ところで自動的に導通が切れる。このため電子管を使用
したスイッチング装置でも、回路を自動的にオフするこ
とができ、電気集じん装置にパルス状の高電圧を印加す
ることができる。また、電子管には、順方向にのみ電流
を流し、逆方向の電流を阻止することにより、電子管の
寿命を長くすることが可能となる。以上により信頼性が
高く、かつ、コストの低下を図ることができ、制御性に
優れた一電源方式パルス荷電装置を構成することができ
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。 （第１実施形態）図１は本発明の第１実施形態に係る一
電源方式パルス荷電装置の構成図である。図１に示すよ
うに直流高電圧発生装置１の出力電圧は、充電コンデン
サ２に蓄えられた後、サイラトロン等の電子管５及び固
定ギャップ６からなるスイッチング手段を介して負荷例
えば電気集じん装置４に供給される。そして、上記電子
管５のオン動作は、制御ユニット７により制御される。
【００１５】上記の構成において、直流高電圧発生装置
１から出力される直流高電圧は、充電コンデンサ２に蓄
えられる。このとき制御ユニット７からの制御指令によ
って電子管５をオンさせることにより、充電コンデンサ
２に蓄えられた電荷は電子管５を介して電気集じん装置
４に向かって流れようとする。
【００１６】この際、途中に設けられている固定ギャッ
プ６に高電圧が印加され、固定ギャップ６が短絡してス
イッチオンの状態となり、充電コンデンサ２と電気集じ
ん装置４と、その間の機器で構成される回路でＬＣ共振
を生じ、その結果、電気集じん装置４には振動を伴う高
周波のパルス状の高電圧が印加される。
【００１７】また、上記のように固定ギャップ６を設け
ることにより、この固定ギャップ６が抵抗として働き、
上記のＬＣ共振を素早く減衰させ、その結果、充電コン
デンサ２と電気集じん装置４が同電位となる。このよう
に電位差が同電位、あるいは絶縁破壊電圧以下となった
ところで、固定ギャップ６の絶縁が回復し、自動的に当
該部の回路はオフの状態となる。この結果、電子管５も
自動的にオフとなり、次の信号を待つ状態となる。
【００１８】以上の繰り返しにより、制御ユニット７か
らのオン信号により、オフ動作のための制御を行なうこ
となく、電気集じん装置４へパルス状の高電圧を確実に
印加することができる。
【００１９】なお、制御ユニット７は、電気集じん装置
４の荷電状態によってスイッチングのサイクル及び休止
時間の設定等を必要に応じて直流高電圧発生装置１の制
御ユニット（図示せず）と協調して行なうことができる
ものである。
【００２０】（第２実施形態）次に本発明の第２実施形
態について説明する。図２は、本発明の第２実施形態に
係るパルス荷電装置の構成図である。
【００２１】この第２実施形態は、電子管５と固定ギャ
ップ６との間に、充電コンデンサ２から電気集じん装置
４に対してダイオード１１を順方向（本実施形態では、
負の荷電状態を想定しているので、符号は逆方向として
いる）に設けると共に、当該ダイオード１１と電子管５
の組み合わせ箇所に対して、ダイオード１２によるバイ
パス回路を設けたものである。この場合、ダイオード１
２の向き（極性）は、ダイオード１１とは逆方向に設け
ている。
【００２２】この第２実施形態では、回路の共振によっ
て生じる振動電流のうち、逆方向電流が電子管５に流れ
ないように考慮し、電子管５の長寿命化を図ったもので
ある。なお、この際、ダイオード等の素子の特性を考慮
し、必要なインダクタンス等を組み込むことができるこ
とは言うまでもない。
【００２３】（第３実施形態）次に本発明の第３実施形
態について説明する。図３は、本発明の第３実施形態に
係るパルス荷電装置の構成図である。
【００２４】この実施形態では、例えばサイラトロン等
の順特性を有する電子管５ａをコンデンサ２から電気集
じん装置４へ電流の流れる順方向へ配し、固定ギャップ
６との間に磁気アシスト回路２１ａを設け、かつ、上記
電子管５ａと磁気アシスト回路２１ａの直列回路に対
し、逆極性方向にもう１組の電子管５ｂと磁気アシスト
回路２１ｂの直列回路を並列に配している。上記磁気ア
シスト回路２１ａ，２１ｂには、バイアス回路３１ａ，
３１ｂにより所定のバイアスを与え、磁気アシスト回路
２１ａ，２１ｂの飽和の方向を常に一定に保つようにし
ている。そして、上記電子管５ａ，５ｂのオン動作は、
制御ユニット７により制御する。
【００２５】この第３実施形態も、第２実施形態と同様
に回路の共振時には、電子管５ａ，５ｂに順方向電流の
みが流れるようにし、逆方向の電流が流れることを防ぐ
ことによって、電子管５ａ，５ｂの長寿命化を図ったも
のである。
【００２６】上記磁気アシスト回路２１ａ，２１ｂの役
割は、電子管５ａ，５ｂの特性において、逆方向の電流
が流れようとする時に、一定時間電流が流れるのを阻止
する働きを持つものである。すなわち、一方の電子管、
例えば電子管５ａに逆方向電流が流れようとする時に、
磁気アシスト回路２１ａにより一定時間電流が流れるの
を阻止し、その間に逆方向に配した電子管５ｂで順方向
電流を流すようにしている。回路に高周波の電流が流れ
る時には、その阻止時間は短くて良いので、磁気アシス
ト回路２１ａ，２１ｂはコンパクトな設計が可能であ
る。
【００２７】また、パルス状電圧出力時に、磁気アシス
ト回路２１ａ，２１ｂが意図しない方向に飽和している
場合、順方向の電流を阻止し、パルス幅が増加する。こ
れを防ぐために、バイアス回路３１ａ，３１ｂを設ける
ことで、磁気アシスト回路２１ａ，２１ｂの飽和の方向
を常に一定に保つことが可能であり、前記パルス幅の増
加を防ぐことができる。
【００２８】また、電子管５ａ，５ｂの動作を制御する
制御ユニット７は、各電子管５ａ，５ｂに対してそれぞ
れ別個に設けても良いが、図３に示したように１つにま
とめることによってコンパクトにでき、かつ、制御動作
を効率的に行なうことができる。
【００２９】なお、上記実施形態では、電気集じん装置
に実施した場合について示したが、その他、パルスレー
ザ装置用電源としても実施し得るものである。また、各
電子管５ａ，５ｂは、単管構成だけでなく、複数のもの
を並列、または直列接続しても実施し得ることは言うま
でもない。
【００３０】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、一
電源方式パルス荷電装置において、そのスイッチング素
子として安価なサイラトロン等の電子管を用いて、制御
ユニットからの信号により任意のタイミングでスイッチ
をオンさせることができ、また、ギャップ抵抗の働きに
より、充電コンデンサと負荷例えば電気集じん装置との
間のＬＣ共振の減衰を早め、かつ、電位差が同電位ある
いは絶縁破壊電圧以下となった所でスイッチは自然にオ
フされることによって、電気集じん装置にパルス状の電
圧を与えることができ、結果として、簡単な構成で、か
つ、制御性に優れた経済的な一電源方式によるパルス荷
電が可能となる。また、回路の振動電流により電子管に
逆方向の電流が流れるのをダイオードの組み合わせで阻
止することにより、電子管の寿命を高め、信頼性を向上
することができる。更にまた、２つの互いに逆方向に順
特性を有する電子管と磁気アシスト回路との組み合わせ
で電子管の逆方向の電流が流れるのを阻止することによ
り、電子管の寿命を高め、信頼性を向上することができ
る。更にまた、磁気アシスト回路にバイアス回路を設け
ることで、確実に電子管への電流を阻止し、信頼性の向
上及び安定したパルス状電圧の出力が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る一電源方式パルス
荷電装置の構成図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る一電源方式パルス
荷電装置の構成図。
【図３】本発明の第３実施形態に係る一電源方式パルス
荷電装置の構成図。
【図４】従来の一電源方式パルス荷電装置の構成図。
【図５】一電源方式パルス荷電装置の正常時の電圧波形
図。
【図６】従来の一電源方式パルス荷電装置において、ス
イッチング周期を長くした場合の異常発生を示す電圧波
形図。
【符号の説明】 １ 直流高電圧発生装置 ２ 充電コンデンサ ４ 電気集じん装置 ５，５ａ，５ｂ サイラトロン等の電子管 ６ 固定ギャップ ７ 制御ユニット １１，１２ ダイオード ２１ａ，２１ｂ 磁気アシスト回路 ３１ａ，３１ｂ バイアス回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亀井 俊典 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直流高電圧発生装置と、この直流高電圧
    発生装置から出力される直流高電圧により充電される充
    電コンデンサと、この充電コンデンサに蓄えられた電荷
    をスイッチングし、パルス状高電圧を発生して負荷に供
    給する直列接続の電子管及び固定ギャップからなるスイ
    ッチング手段と、上記電子管の動作を制御する制御手段
    とを具備したことを特徴とする一電源方式パルス荷電装
    置。
  2. 【請求項２】 上記スイッチング手段の電子管と直列に
    負荷側へ電流が流れるように第１のダイオードを接続す
    ると共に、当該電子管とダイオードの組み合わせと並列
    に逆方向電流が流れるように第２のダイオードを並列接
    続したことを特徴とする一電源方式パルス荷電装置。
  3. 【請求項３】 直流高電圧発生装置と、この直流高電圧
    発生装置から出力される直流高電圧により充電される充
    電コンデンサと、この充電コンデンサに蓄えられた電荷
    をスイッチングし、パルス状高電圧を発生して負荷に供
    給する直列接続の第１の電子管及び固定ギャップからな
    るスイッチング手段と、このスイッチング手段の第１の
    電子管と直列に設けられ、該電子管の逆方向電流にのみ
    時間遅れ要素として機能する第１の磁気アシスト回路
    と、前記第１の電子管及び第１の磁気アシスト回路の直
    列回路に対して並列に、かつ、逆極性方向に設けられる
    第２の電子管及び第２の磁気アシスト回路からなる直列
    回路とを具備したことを特徴とする一電源方式パルス荷
    電装置。
  4. 【請求項４】 直流高電圧発生装置と、この直流高電圧
    発生装置から出力される直流高電圧により充電される充
    電コンデンサと、この充電コンデンサに蓄えられた電荷
    をスイッチングし、パルス状高電圧を発生して負荷に供
    給する直列接続の第１の電子管及び固定ギャップからな
    るスイッチング手段と、前記第１の電子管と直列に設け
    られ、該電子管の逆方向電流にのみ時間遅れ要素として
    機能する第１の磁気アシスト回路と、前記第１の電子管
    及び第１の磁気アシスト回路の直列回路に対して並列
    に、かつ、逆極性方向に設けられる第２の電子管及び第
    ２の磁気アシスト回路からなる直列回路と、前記第１の
    電子管及び第２の電子管を制御する制御ユニットとを具
    備したことを特徴とする一電源方式パルス荷電装置。
  5. 【請求項５】 直流高電圧発生装置と、この直流高電圧
    発生装置から出力される直流高電圧により充電される充
    電コンデンサと、この充電コンデンサに蓄えられた電荷
    をスイッチングし、パルス状高電圧を発生して負荷に供
    給する直列接続の第１の電子管及び固定ギャップからな
    るスイッチング手段と、前記第１の電子管と直列に設け
    られ、該電子管の逆方向電流にのみ時間遅れ要素として
    機能する第１の磁気アシスト回路と、前記磁気アシスト
    回路が遅れ要素として機能するよう飽和させる第１のバ
    イアス回路と、前記第１の電子管及び第１のバイアス回
    路が付加された第１の磁気アシスト回路の直列回路に対
    して並列に、かつ、逆極性方向に設けられる第２の電子
    管及び第２のバイアス回路を付加した第２の磁気アシス
    ト回路からなる直列回路と、前記第１の電子管及び第２
    の電子管を制御する制御ユニットとを具備したことを特
    徴とする一電源方式パルス荷電装置。
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