JP2002082197A - 電子線照射装置の電源監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 交流入力をトランスで昇圧して整流し、直流
の高圧を得る直流高圧電源を有する電子線照射装置にお
いて、発生高圧電圧Ｖ_ｏを測定するための電圧測定抵抗
Ｒ_ｍそのものの故障を検出すること。 【解決手段】 交流入力電圧Ｖ_ｉを測定し、直流電源出
力電圧Ｖ_ｏと比較し、比例定数が所定の値からずれるこ
とを検出することによって電圧測定抵抗の異常を検出す
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、電圧測定抵抗を使
用して直流高圧電源の電圧測定をしている電子線照射装
置の測定抵抗の異常を監視できるようにした電源監視装
置に関する。電子線照射装置は真空中において熱フィラ
メントから発生させた電子を電圧を掛けて加速し、窓箔
を通して大気中に取り出し、対象となる被処理物に電子
線を照射して、高分子架橋、化学反応、殺菌などの処理
を行う装置である。真空チャンバ、真空排気装置、高圧
電源、電子線発生機構、電子線加速機構、被処理物の搬
送機構、Ｘ線の遮蔽筐体などを備える。

【０００２】電子線の加速エネルギーによって、その処
理の内容も異なる。電線被覆の架橋反応、医療部品・医
療材料の殺菌、印刷物の処理、塗膜の硬化など、用途が
多岐にわたる。対象物（被処理物）によって必要なエネ
ルギー分布や電子線空間分布が異なるものが要求され
る。

【０００３】５ＭｅＶ〜３００ｋｅＶ程度の高い電子線
エネルギーを要する場合は、大型の走査型電子線照射装
置が用いられる。ビーム状電子線を加速して、ある方向
（ｙ方向）に走査して被処理物に当てるようにする。走
査のために真空に引かれた三角形状の走査管と交番磁場
を発生する走査コイルが必要になる。走査管の下部の開
口部が照射窓であり窓箔が張られている。被処理物の搬
送の方向（ｘ方向）と直交する方向に走査するから被処
理物の全面に電子線を照射できる。

【０００４】５００ｋｅＶ〜数十ｋｅＶの低いエネルギ
ーの電子線を要する場合は、非走査型（エリア型）の電
子線照射装置を用いる。真空チャンバの中央部に平行或
いは反平行の複数のフィラメントを並べて、初めから広
い断面積を持つ電子線を発生させフィラメントと直交す
る方向に電子線を引き出す。ビーム自体が広い広がりを
持つからビーム走査する必要がない。電流量が多くなる
が電圧が低いので電源の負担はその分軽減される。

【０００５】走査型、非走査型のいずれにおいても照射
窓より下の構造は共通している。Ｘ線を遮断できる厚い
遮蔽筐体と、遮蔽筐体の内部に収容された搬送系を持
ち、被処理物は筐体の入口から投入され搬送系によって
内部を運ばれ照射窓において電子線を浴びる。電子線処
理を受けた被処理物は筐体の出口から外部へと搬出され
る。定型有体物が被処理物の場合、無端周回コンベヤを
搬送系に用いる事が多い。

【０００６】遮蔽筐体と搬送系は大気中にある。電子線
発生機構、加速機構、走査機構などは真空中にある。照
射窓というのは真空雰囲気と大気雰囲気を分ける部分に
ある。照射窓は真空中から電子線が大気中へ出る開口部
である。照射窓には窓箔が張ってある。アルミ、チタン
などの強靭な金属箔である。真空と大気の境界にあるか
ら大気圧が全体に掛かる。それに耐える強度が必要であ
る。

【０００７】しかし、窓箔が厚すぎると電子線が透過す
るときの損失が増えるから望ましくない。また電子線の
透過損失で甚だしく加熱される。そのままではすぐに溶
けてしまう。それで窓桟に冷却水を通して水冷したり、
大気側から冷却風を吹き付け冷却するようになってい
る。

【０００８】

【従来の技術】電子線照射装置は上記のように様々の機
構からなっている。ここでは直流電圧電源を取り上げ
る。電子線に加速エネルギーを与えるためには負の直流
電圧高圧電源が必要である。直流電圧電源の電圧Ｖに電
子電荷ｑを掛けたものｑＶが電子加速エネルギーに等し
い。先述のように目的、対象によって電子線加速エネル
ギーが異なる。直流電圧電源に要求される電源、電流も
相違する。

【０００９】直流電圧電源は、商用交流をトランスで昇
圧して整流し、さらに昇圧して高い電圧にしコンデンサ
に蓄電するような構造になっている。商用電源として、
二相交流を使うこともできるし三相交流を用いることも
できる。いずれにしてもトランスを通して昇圧して整流
する。整流も全波整流、半波整流のいずれを用いること
もある。直流に変換してからコンデンサを多数２列直列
に並べ千鳥状に整流器によって結び、直流電圧を高めて
行くコッククロフトウォルトン型の昇圧を行うこともあ
る。交流の昇圧はトランスによって簡単に行われるか
ら、トランスによって昇圧したあと単に整流し、あるい
は倍電圧整流するというだけのこともある。

【００１０】商用交流をそのままトランスの一巻線につ
ないだだけの簡単なものであると直流にした場合の電圧
が決まってしまう。一定電圧を用いる場合はそれでもよ
い。しかし直流電圧電源で電圧を変える必要がある場合
それでは困る。電子線照射装置の場合、加速電圧を可変
にするという用途が多いので電源電圧も可変にする必要
がある。直流にしたものを可変にするのは難しいから、
交流の段階で電圧を変えるようにする。トランスの巻数
比を変えるというわけにいかないので、サイリスタなど
の制御整流素子（ＳＣＲ）を例えば用いる。これによっ
て点弧角制御して電力を変化させることができる。１次
側の交流の電力を変えるからトランスを通り直流に変換
させたときの電圧を変えることができる。

【００１１】さて、直流電圧電源の出力電圧Ｖ_ｏを測定
しなければならない。これは電子線の加速電圧となるか
ら重要な因子である。高電圧であるから簡単に電圧計で
測定するというわけにはいかない。直流高電圧を測定す
るには、抵抗を用いる方法とコンデンサを用いる方法が
ある。コンデンサによる方法は、高耐圧で容量の大きく
相違するコンデンサＣ_ｓ、Ｃ_ｔ（Ｃ_ｓ＜＜Ｃ_ｔ）を直列
に繋ぎ、容量の大きい方Ｃ_ｔの電圧を測定した値に（Ｃ
_ｓ＋Ｃ_ｔ）／Ｃ_ｓを掛けることによって直流電圧が求め
られる。これは電流が流れないから電力損失はない。し
かし温度特性が良くて劣化の少ないコンデンサの対は入
手しにくいものである。

【００１２】もう一つの方法は高い値の抵抗Ｒ_ｍを高電
圧直流とアースの間に接続して電流ｉ_ｍを測定し、その
積Ｒ_ｍｉ_ｍ＝Ｖ_ｏによって電圧を求める。この抵抗を電
圧測定抵抗と呼ぶことにする。電子線の加速エネルギー
はｉ_ｍによって測定するということになる。電圧を一定
に保持する必要があるときは、測定電流ｉ_ｍを一定に保
持する。つまり電圧測定抵抗Ｒ_ｍは定数であるから電流
ｉ_ｍが直ちに電子線加速電圧を表現しているということ
である。このような測定系の原理は簡単で、直流電圧電
源の電圧測定抵抗Ｒ_ｍは、発生電圧Ｖ_ｏの基準となる。

【００１３】Ｖ_ｏｉ_ｍの電力は測定の為に失われる電力
である。Ｒ_ｍは大きい抵抗値を持つから高電圧Ｖ_ｏであ
っても流れる電流ｉ_ｍは微弱であって電力損失は小さ
い。コンデンサの場合に比較して電力損失が伴うが、そ
れはたいして大きいものではない。精度や温度特性はコ
ンデンサよりも優れているから、コンデンサによるもの
より精密な測定が可能である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】直流高電圧電源の測定
に電圧測定抵抗Ｒ_ｍを用いる電子線照射装置において電
圧測定抵抗の抵抗値Ｒ_ｍが初期の値から変動してくる可
能性がある。電気抵抗として利用される素子の抵抗が変
化するというのは少し分かりにくいが、実際にそのよう
なことが起こることがある。

【００１５】直流の負高電圧とグランド（大地電位）の
間に接続される抵抗なので実は一つの抵抗器ではない。
一つの抵抗では耐圧が不足して使用に耐えない。幾つも
の抵抗器ｒ_ｊをｋ個直列につないで電圧測定抵抗として
いる。複数の抵抗器を直列に接続すると、高電圧がそれ
ぞれの抵抗に分割される。だから一つの抵抗に掛かる電
圧は耐圧よりもずっと低くなり安全である。ｒ_ｊ（ｊ＝
１、…、ｋ）の抵抗器をｋ個つなぐので合計の抵抗値が
Σｒ_ｊになる。これをＲ_ｍと一括して表現している。Ｒ
_ｍ＝Σｒ_ｊである。

【００１６】例えば一つの抵抗で放電が起こる場合があ
る。放電によって抵抗材料が痩せてしまい抵抗値が増え
る場合もある。放電によって短絡してしまい抵抗値が０
になる場合もある。ｋ個の抵抗全部でなくて、そのうち
一つだけにでも放電や短絡がおこると全体としての抵抗
値が所定の値からずれてくる。

【００１７】既に述べたように、直流高圧電源の電圧測
定抵抗に流れる電流をｉ_ｍ（Ａ）、電圧測定抵抗値をＲ
_ｍ（Ω）とすると、電源の発生電圧はｉ_ｍＲ_ｍとなる。
これによって電源電圧Ｖ_ｏがわかり、その値に基づいて
電源が制御されている。

【００１８】（ａ）もしも抵抗値が所定の値よりも下が
っているとすると（Ｒ_ｍ＜Ｒ_０）、同じ電流ｉ_ｍが流れ
ていても、電圧Ｖ_ｏ＝Ｒ_ｍｉ_ｍは所定の電圧Ｒ_０ｉ_ｍよ
り下がっているということである。作業者はｉ_ｍの値か
ら電圧を求めるので、電圧Ｖ _ｏの低下に気付かない。電
圧が所定の値より低い場合は、電子線エネルギーが所定
のものより不足する。線量不足（透過深さ不足）という
ことで処理が不良になる。そのために電子線照射処理を
受けた製品にムラが発生する。時に運転を中止しなけれ
ばならない。しかし作業者は電子線照射装置の電源装置
のことは知らないので電子線照射不良の原因がわからな
い。電子線照射装置メーカーの技術者を呼び寄せて調べ
てもらう必要がある。

【００１９】（ｂ）もしも抵抗値が所定の値よりも上が
っていたとすると（Ｒ_ｍ＞Ｒ_０）、同じ電流ｉ_ｍが流れ
ていても、電圧Ｖ_ｏ＝Ｒ_ｍｉ_ｍは所定の電圧Ｒ_０ｉ_ｍよ
り高いということである。作業者はｉ_ｍだけを見ている
から、電圧の上昇に気付かない。しかし被処理物に当た
る電子線エネルギーが上がり線量過剰ということにな
る。やはりこれも不良である。さらにエネルギーが上が
りすぎて、もはや電子線照射処理を続行できず中止しな
ければならないこともある。この場合も作業者は電子線
照射装置の内部を知らないから、電子線照射装置メーカ
ーから修理のために技術者を呼ぶ必要がある。

【００２０】このような故障は発生しているかどうかな
かなか気付かないものである。故障が発生しても容易に
原因が分からないしメーカーの技術者を頼る他はない。
修復して元の状態に回復するまでに時間がかかる。その
間、電子線処理作業は中止しなければならない。作業能
率を著しく低下させる。

【００２１】直流電源の電圧測定機構は電圧測定抵抗Ｒ
_ｍによる測定しかないから、そのような不良が分からな
い。電子線照射作業者も容易に気付かない。気付くにし
ても不良品を幾つも出してからということになる。

【００２２】電圧測定抵抗Ｒ_ｍによる直流電圧電源の電
圧測定を行う装置において抵抗値Ｒ _ｍが変化しているこ
とを容易に検出できる装置を提供することが本発明の第
１の目的である。電気工学に対する充分な知識のない電
子線照射装置処理作業者が抵抗値Ｒ_ｍの変化による制御
不良を検出できるようにした装置を提供することが本発
明の第２の目的である。抵抗値変化による電子線照射過
剰、照射不足などの不良品が発生するのを早い段階で防
ぐことのできる装置を提供することが本発明の第３の目
的である。

【００２３】

【課題を解決するための手段】直流高圧電源の入力電圧
Ｖ_ｉを監視し、入力電圧Ｖ_ｉと監視電流ｉ_ｍを比較し、
比例関係の変化により、電圧測定抵抗Ｒ_ｍ自体の故障を
検出する。

【００２４】入力電圧Ｖ_ｉというのは交流の段階での電
圧を意味する。二相、三相の商用交流を電源とするが電
力調整機構（サイリスタ、ＳＣＲなど）を通して所望の
交流電圧にしてからトランスによって電圧変換して整流
蓄電して直流電圧にする。交流の段階での入力電圧Ｖ_ｉ
は、最終的な直流電源の電圧Ｖ_ｏと比例するはずであ
る。これは電気工学的な問題であり証明することができ
る。入力交流電圧Ｖ_ｉと直流電圧Ｖ_ｏが比例するから、
監視電流ｉ_ｍと入力交流電圧Ｖ_ｉは比例するはずであ
る。この比例関係は電気工学的なもので電圧測定抵抗Ｒ
_ｍがいかなる場合でも成り立つ。

【００２５】監視電流ｉ_ｍと入力交流電流Ｖ_ｉの正比例
関係の比例定数Ｋは、所定のＲ_ｍに対して一つ決まる。
Ｒ_ｍが所定値からずれると、比例定数Ｋが所定の値から
ずれてくる。比例定数Ｋのズレによって、電圧測定抵抗
の値Ｒ_ｍの偏奇が検出される。本発明は、比例定数Ｋの
ズレからＲ_ｍの異常を検出し早急に抵抗を修理交換する
ことができるようにする。これによって被処理物の電子
線照射過剰、電子線照射不足など照射不良の発生を早い
段階で防止することができる。

【００２６】入力電圧を監視して、電圧測定抵抗異常を
検出するのであるから、電気的知識がなくても故障を発
見することができる。電気知識がなくて電子線照射作業
をしている作業者が簡単に電圧測定抵抗異常を知ること
ができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１によって本発明の電子線照射
装置直流電源回路を説明する。この例では商用の三相交
流を用いて直流の高圧を発生させている。もちろん単相
交流を用いても本発明を実施することはできる。絶縁変
圧器１は交流電圧を昇圧するものである。入力が三相交
流だから絶縁変圧器１の一次側コイルは３つある。一次
側コイルをＭ_１、Ｍ_２、Ｍ_３とする。これらのコイルに
は振幅、周波数が同一で位相が１２０゜ずつ異なる電圧
がかかる。

【００２８】単純な単振動の電圧波形がかかる場合、Ｖ
_ｉｓｉｎ（Ωｔ）、Ｖ_ｉｓｉｎ（Ωｔ＋２π／３）、Ｖ
_ｉｓｉｎ（Ωｔ＋４π／３）の電圧がかかる。昇圧され
た出力を取り出す二次コイルも３つある。それらを
Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３とする。巻数比を一次：二次＝１：Ｎ
にしているから電圧をＮ倍に高める事ができる。二次コ
イルの電圧は、周波数同一、振幅同一（Ｕとする）で位
相が１２０゜ずれる。Ｕｓｉｎ（Ωｔ）、Ｕｓｉｎ（Ω
ｔ＋２π／３）、Ｕｓｉｎ（Ωｔ＋４π／３）である。
トランス結合しているから、１：Ｎ＝Ｖ_ｉ：Ｕである。

【００２９】絶縁トランス１の右側は直流電源の部分で
あり、整流回路２よりなっている。３つの二次コイルＬ
_１、Ｌ_２、Ｌ_３に対して同等の整流回路がある。この例
では全波整流回路を用いている。コイルＬ_１の端部ｅ、
ｆにＲ_１、Ｄ_１、Ｒ_２、Ｃ_１、Ｒ_３が接続される。コイ
ル端部ｅｆ間電圧を、Ｄ_１によって整流するので負の半
波でＣ_１に電荷が蓄積される。Ｒ_１、Ｒ_３は電流を制限
するための保護抵抗である。抵抗値は小さいものであ
る。Ｒ_２は電圧を安定させるための分圧抵抗である。コ
イルＬ_１の端部ｅ、ｆにはＲ_４、Ｄ_２、Ｒ_５、Ｃ_２、Ｒ
_６が先ほどのものと反対の配置になるように繋がれてい
る。コイル端部ｅｆ間電圧をＤ_２によって整流するから
正の半波においてＣ_２に電荷が蓄積される。Ｃ_１、Ｃ_２
は相反するように接続してあるからＣ_２＋Ｃ_１は負電圧
に充電される。コンデンサ一つの充電電圧は−Ｕである
から、二つ併せて−２Ｕである。これが端子ｋｌ間に現
れる電圧である。これは一つの二次コイルＬ_１につなが
る全波整流回路を構成している。

【００３０】絶縁トランスの二次側の他のコイルＬ_２、
Ｌ_３ともに同様の全波整流回路をなしている。第２コイ
ルＬ_２の端子ｇ、ｈ間の交流を整流することによって得
られた電圧はコンデンサＣ_３、Ｃ_４によって蓄積され
る。端子ｍｎ間に−２Ｕの電圧が蓄電される。第３コイ
ルＬ_３も同様で、Ｃ_５、Ｃ_６に負電圧が蓄積される。端
子ｐｑ間に−２Ｕの電圧がかかる。ｌとｍ、ｎとｐを接
続しているから６つのコンデンサが同じ方向に接続され
たことになり−６Ｕの電圧が得られる。ｑは電流計８を
介して接地される。電流計８は負荷を通る電流Ｉ_０を測
定する。

【００３１】一方の端子ｋが負の高電圧を与える。大地
電位に対して−６Ｕの電圧を有する。これで電子線照射
装置において電子線を加速する電圧Ｖ_ｏということにな
る。ここでは３相交流をトランスで昇圧し二次巻線に現
れた電圧を全波整流した比較的単純な整流回路を示して
いる。あまり高い電圧が入らないという場合はこのよう
な簡単な回路で充分である。より高い電圧が必要ならコ
ッククロフト回路により直流電圧を昇圧するようにす
る。

【００３２】本発明は電源回路の種類には無関係であ
る。本発明はどのような直流電源回路に対しても適用す
ることができる。最終的に得られた電圧Ｖ_ｏが加速電圧
になるが、これをモニタするために、電圧測定抵抗３
（Ｒ_ｍ）を端子ｋに接続する。電圧測定抵抗３の抵抗値
Ｒ_ｍは充分に大きい。電圧測定抵抗３は電流計７を介し
て接地される。電流計７を流れる電流ｉ_ｍは小さい電流
である。電圧測定抵抗Ｒ_ｍとモニタ電流ｉ_ｍを掛けたも
のが出力電圧Ｖ_ｏである。

【００３３】Ｖ_ｏ＝Ｒ_ｍｉ_ｍ （１）

【００３４】このような構成は、初めに述べた直流高圧
電源の一例にすぎない。本発明は電圧測定抵抗内の放電
などによってＲ_ｍが所定の値Ｒ_０より増えたり減ったり
する事があるということが問題であった。Ｒ_０よりＲ_ｍ
が増大すると、同じｉ_ｍに対して、Ｖ_ｏがより高くなる
ことになる。その場合、電子線過剰になる。反対に所定
値Ｒ_ｍがＲ_ｏより減少すると、同じｉ_ｍに対して、Ｖ_ｏ
がより低くなる。その場合電子線不足になる。

【００３５】トランスの一次側には商用三相交流から電
力を調整する三相電力調整器４が設けられる。これはＳ
ＣＲなどによって電圧が一定の三相交流から所望の電力
を取り出すものである。これによってトランスの二次側
の電圧を自在に制御することができる。電力調整器はど
のようなものであってもよい。たとえばサイリスタを３
組設けて点弧角を変化させて電力を変えるようにする。
サイリスタのゲートパルスを与えるタイミングを変える
ことによって、点弧角θを０から９０゜の間で動かし電
力を変化させる。

【００３６】電力調整した三相交流はトランス１の３つ
の一次コイルＭ_１、Ｍ_２、Ｍ_３に接続される。三相交流
の３本の接続線に流れる電流を電流計５であるＡ_１、Ａ
_２、Ａ_３によって測定する。これらは独立の電流ではな
くて、電流値の振幅は共通で位相が１２０゜異なる。

【００３７】３つのコイルの接続点をａ、ｂ、ｃとす
る。それらの端子間電圧Ｖ_ａｂ、Ｖ_{ｂ ｃ}、Ｖ_ｃａを電圧
計６によって測定する。これも３つの信号であるが独立
の変数ではない。振幅が同一であり位相が１２０゜ずつ
異なる。

【００３８】電流Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３は負荷に流れる電流
に比例し、負荷状態や運転状態による。電圧Ｖ_ａｂ、Ｖ
_ｂｃ、Ｖ_ｃａはトランスの一次側電圧になる。つまり、
これまで述べてきたＶ_ｉである。Ｖ_ｉ＝Ｖ_ａｂ、
Ｖ_ｂｃ、Ｖ_ｃａである。振幅が同一であるのだから一つ
だけを監視していてもよい。一つだけを見る場合はその
実効値又は振幅を求める。実効値というのは振幅を２
^１／２で割ったものである。

【００３９】３つとも監視していてもよいが、その場合
は振幅或いは実効値の平均値をとって入力電圧Ｖ_ｉとす
ればよい。つまり入力電圧Ｖ_ｉとして、

【００４０】（１） Ｖ_ｉ；Ｖ_ａｂ、Ｖ_ｂｃ、Ｖ_ｃａ
の何れか一つの振幅 （２） Ｖ_ｉ；Ｖ_ａｂ、Ｖ_ｂｃ、Ｖ_ｃａの何れか二つ
の振幅の平均値 （３） Ｖ_ｉ；Ｖ_ａｂ、Ｖ_ｂｃ、Ｖ_ｃａの振幅の平均
値 （４） Ｖ_ｉ；Ｖ_ａｂ、Ｖ_ｂｃ、Ｖ_ｃａの何れか一つ
の実効値 （５） Ｖ_ｉ；Ｖ_ａｂ、Ｖ_ｂｃ、Ｖ_ｃａの何れか二つ
の実効値の平均値 （６） Ｖ_ｉ；Ｖ_ａｂ、Ｖ_ｂｃ、Ｖ_ｃａの実効値の平
均値 のように多様な定義をすることができる。

【００４１】Ｖ_ｉをどのように定義しても、入力電圧Ｖ
_ｉと、高圧直流電圧電源の出力電圧Ｖ_ｏとは正比例す
る。これは電気工学の問題である。きれいな正弦波の入
力交流があったとしても波形歪みがある入力交流があっ
たとしても、トランスでの電圧変換は変わらないから、

【００４２】Ｖ_ｉ：Ｕ＝１：Ｎ （２）

【００４３】の正比例関係がある。先述の全波整流回路
では３つの整流回路で全波整流し、それらを直列に接続
するから

【００４４】Ｖ_ｏ＝６Ｕ （３）

【００４５】である。これらから

【００４６】Ｖ_ｏ＝６ＮＶ_ｉ （４）

【００４７】という簡明な正比例式が得られる。つまり
Ｖ_ｉとＶ_ｏは正比例し、その比例定数は電気回路によっ
て決まり一定不変である。しかしＶ_ｏを電圧測定抵抗Ｒ
_ｍを通して監視する方式の場合は、監視電流ｉ_ｍとＶ_ｉ
の正比例関係が問題になる。

【００４８】Ｖ_ｏ＝Ｒ_ｍｉ_ｍ＝６ＮＶ_ｉ （５）

【００４９】ｉ_ｍによってＶ_ｏを監視するとき、Ｒ_ｍが
変動すると、見かけのＶ_ｏ・Ｖ_ｉ関係が変わってくる。
そこで入力電圧Ｖ_ｉと監視電流ｉ_ｍの関係が所定の正比
例関係からずれたときに、電圧測定抵抗に異常が生じた
のだと判定する。ここで電子線の照射を中断して電圧測
定抵抗を交換するようにすれば、処理不良を大量に出す
ということもない。

【００５０】交流入力電圧Ｖ_ｉと、直流高圧電源の出力
電圧Ｖ_ｏの比例定数をＫとして Ｖ_ｏ＝ＫＶ_ｉ （６）

【００５１】が常に成り立つ。電圧測定抵抗の抵抗値Ｒ
_ｍが正常値Ｒ_０からずれると比例定数Ｋの値が正常値Ｋ
_０からずれてくる。そこで±１０％とか±７％とかいう
ようにズレの許容範囲を与えておく。比例定数Ｋが許容
範囲を越えて変動した時に、電圧測定抵抗が異常である
と自動的に判断するようにする。

【００５２】例えば±１０％を許容範囲とすると （ｉ） ０．９Ｋ_０≦Ｋ≦１．１Ｋ_０ 正常 （ｉｉ） Ｋ≦０．９Ｋ_０ 異常 （ｉｉｉ） １．１Ｋ_０≦Ｋ 異常 というように判断する。このような判断は電子線照射装
置の制御装置の内部でできるから作業者が判断しなくて
もよい。

【００５３】或いは出力電圧Ｖ_ｏが一定の時に、入力電
圧Ｖ_ｉを見て、正常のＶ_ｉから±１０％ずれているかど
うかによって判断するようにしてもよい。運転時のＶ_ｉ
やＶ _ｏは大体決まっているから比例定数Ｋの±１０％の
ズレを見るのも、入力電圧Ｖ _ｉの±１０％ズレを見るの
も大体等しい。

【００５４】さらには入力電圧Ｖ_ｉが一定の時に、出力
電圧Ｖ_ｏを見て、正常のＶ_ｏから±１０％ずれているか
どうかによって判断するようにしてもよい。運転時のＶ
_ｉやＶ_ｏは大体決まっているから比例定数Ｋの±１０％
のズレを見るのも、出力電圧Ｖ_ｏの±１０％ズレを見る
のも大体等しい。

【００５５】

【実施例】本発明において、交流入力電圧Ｖ_ｉと直流高
圧電源の出力電圧Ｖ_ｏには正比例の関係がある。電圧測
定抵抗の値がずれると比例定数Ｋが変動する。この特性
を利用し、正常時の電源入出力特性（Ｖ_ｉ、Ｖ_ｏ）を基
準（Ｒ_０、Ｋ_０）として、これと比べることにより、電
圧測定抵抗Ｒ_ｍの故障や劣化を自動的に検出する。

【００５６】図２は一例を示すもので横軸が直流高圧電
源の出力電圧Ｖ_ｏ（ｋＶ）である。縦軸は入力電圧Ｖ_ｉ
（Ｖ）である。斜め実線は正常時のＶ_ｏに対するＶ_ｉの
値を示す直線である。正比例するから原点を通る直線で
ある。例えば直流電源Ｖ_ｏが３００ｋＶで入力電圧が２
００Ｖとする。比例定数は２００Ｖを３００ｋＶで割っ
た値になる。出力電圧Ｖ_ｏから、入力電圧Ｖ_ｉを求める
式は

【００５７】 Ｖ_ｉ＝（２００／３００ｋ）×Ｖ_ｏ （７）

【００５８】である。これが図２の斜め線ＯＮである。
これに０．９を掛けた勾配の直線ＯＴと、これに１．１
を掛けた勾配の直線ＯＳを点線で図２に引いてある。入
力電圧Ｖ_ｉが±１０％以上ずれた時に異常とする場合
は、

【００５９】（ａ）異常入力電圧；Ｖ_ｉ＜０．９×（２
００／３００ｋ）×Ｖ_ｏ が一つの場合である。図２においては直線ＯＴより下の
部分である。 （ｂ）異常入力電圧；Ｖ_ｉ＞１．１×（２００／３００
ｋ）×Ｖ_ｏ がもう一つの場合である。図２においては直線ＯＳより
上の部分である。

【００６０】このような異常は電子線照射装置の制御装
置が自動的に検出して作業者に知らせてくれる。比例定
数の異常を検出するのであるから出力電圧が３００ｋＶ
に限らず任意の出力電圧の時にも行うことができる。制
御系が自動的に行って作業者に表示し警告するので、作
業者が高圧電源に関する電気的知識がなくてもこのよう
な異常に気付く。

【００６１】出力電圧の範囲が大体決まっているという
場合は、図３のように正常の直線ＯＮの上下に、正常範
囲を与える平行線ＨＳ、ＧＴを引いても良い。入力電圧
・出力電圧の座標がＨＳ〜ＧＴ間で正常と判断する。Ｈ
Ｓより上は異常、ＧＴより下は異常とする。出力電圧が
３００ｋＶ、入力電圧が２００Ｖの場合の近傍のみで運
転するなら図３のような場合でも図２のような場合でも
大差はない。

【００６２】

【発明の効果】本発明は、入力電圧を監視することによ
って、直流高圧電源の発生電圧の基準となる電圧測定抵
抗自体の故障や劣化を自動検出することができる。これ
により、照射物の照射不良を防ぐことができる。また自
動検出により電気知識がなくても、故障劣化を発見する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電圧測定抵抗の異常検出装置を持つ電
子線照射装置電源回路の概略図。

【図２】高圧直流電源の出力電圧Ｖ_ｏと、交流入力電圧
Ｖ_ｉの間に正比例関係があり、正常の場合比例定数Ｋ_０
が一つ決まり、比例定数Ｋがそれから±１０％離れる時
に電圧測定抵抗異常とすることを説明するためのグラ
フ。

【図３】高圧直流電源の出力電圧Ｖ_ｏと、交流入力電圧
Ｖ_ｉの間に正比例関係があり、出力電圧Ｖ_ｏに対して、
Ｖ_ｉの正常電圧が決まり、それから一定電圧の範囲は正
常範囲とし二本の斜線で示す。これら斜線から、出力電
圧・入力電圧の関係がずれる時に電圧測定抵抗異常とす
ることを説明するためのグラフ。

【符号の説明】

１ 絶縁変圧器 ２ 整流回路 ３ 電圧測定抵抗 ４ 三相電力調整器 ５ 電流計 ６ 電圧計 ７ 電圧測定抵抗電流測定用電流計 ８ 負荷電流測定用電流計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０５Ｆ 1/10 ３０４ Ｇ０５Ｆ 1/10 ３０４Ｅ Ｇ２１Ｋ 5/04 Ｇ２１Ｋ 5/04 Ｅ Ｈ０２Ｍ 7/10 Ｈ０２Ｍ 7/10 Ｚ Ｈ０５Ｈ 5/02 Ｈ０５Ｈ 5/02 Ａ Ｆターム(参考） 2G085 AA01 BA19 CA04 CA15 CA26 EA03 EA06 EA08 4C058 AA01 BB06 DD20 EE26 KK01 5H006 AA04 BB00 CA07 CA12 CB01 CC08 DC02 DC05 5H410 CC03 DD02 EA35 EB40 FF29 LL01 LL05 LL11 LL18 LL20

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電圧をトランスで電圧変換し整流し
   て高圧直流電圧Ｖ_ｏを得て、出力電圧Ｖ_ｏと大地電圧間
   に接続された電圧測定抵抗Ｒ_ｍに流れる電流ｉ_ｍを測定
   して直流高圧電源の出力電圧Ｖ_ｏを測定することとした
   電子線照射装置の直流高圧電源において、入力電圧Ｖ_ｉ
   を監視しＶ_ｉとＶ_ｏの比例関係が正常の場合からずれる
   ことによって、電圧測定抵抗の異常を検出することを特
   徴とする電子線照射装置の電源監視装置。