JP2865329B2 - イオン源用アーク電源保護回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、イオン源用アーク電源保護回路に関する
ものである。さらに詳しくは、この発明は、アーク電流
が電極の一部に集中して発生するアーキングを簡便、か
つ迅速に、しかも安定して検出することのできるイオン
源用アーク電源の保護回路に関するものである。

（従来の技術とその課題） 従来より、核融合炉等のイオン源のプラズマ生成部に
おいては、アーク放電によってイオンを生成させてい
る。しかしながら、このようなイオンの生成過程では、
イオン生成域等の内部の状態が悪い場合やアーク電流を
増加させた場合には、アーク電流が電極の一部に集中し
て、いわゆるアーキングが発生しやすいという問題があ
る。発生したこのアーキングによって陰極および陽極は
損傷し、その結果として、イオン源の寿命は著しく低下
する。

このようなイオン源の寿命に影響を及ぼすアーキング
を迅速に検出するために、従来では、各々の陰極とアー
ク電源との間に保護抵抗を接続し、この保護抵抗の全て
の電圧降下をダイオードブリッジで比較して、アーク電
流の集中を検出する方法が採用されてきている。

しかしながら、このような従来のアーキング検出方法
においては、全ての陰極をモニターすることが必要なた
めに、アーキングの検出が非常に面倒であるという欠点
があった。また、イオン源が大型化して多数の陰極を使
用しなければならない場合には、アーキング検出のため
の回路が複雑になるとともに、その安定な動作が困難に
なるという問題もあった。

この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもの
であり、従来のアーキング検出法の欠点を解消し、アー
ク電源におけるアーキングの発生を簡便に、しかも、迅
速、かつ安定して検出することのできる、大型のイオン
源にも有用なイオン源用アーク電源の保護回路を提供す
ることを目的としている。

（課題を解決するための手段） この発明は、上記の課題を解決するものとして、陰極
へのケーブルを偶数個のグループに分け、そのグループ
毎に変流器を配設するとともに、互いに隣合う２個ずつ
の変流器の出力を信号出力部を介して逆極性に接続し、
アーキング検出設定レベルと比較してなることを特徴と
するイオン源用アーク電源保護回路を提供する。

（作 用） この発明のイオン源用アーク電源保護回路において
は、陰極へのケーブルを偶数個のグループに分け、その
グループ毎に変流器を配設するとともに、互いに隣合う
２個ずつの変流器の出力を逆極性に接続することによっ
て、変流器の主力信号を簡便にアーキング検出設定レベ
ルと比較することができ、迅速、かつ安定にアーキング
の検出を行うことができる。

（実施例） 以下、図面に沿って実施例を示し、この発明のイオン
源用アーク電源保護回路についてさらに詳しく説明す
る。

第１図は、この発明のイオン源用アーク電源保護回路
の一実施例を示した回路図である。

この例においては陽極（１）とともに配置した陰極
（２）のケーブル（３）を複数本ずつ偶数個のグループ
（4a,4b,…,4x）に分け、この各々のグループ（4a,4b,
…,4x）に変流器（5a,5b,…5x）を設ける。また、図中
に示したように、たとえば変流器（5a）（5b）のよう
に、これらを互いに隣合う２個の変流器の変流器出力が
逆極性となるように信号出力部（６）を介して接続して
いる。この場合、ケーブル（３）のグループ数について
は偶数個である限り特に制限はなく、イオン源に使用す
る陰極（２）の個数に応じて適宜なものとすることがで
きる。

信号出力部（６）には、陰極（２）の数などに応じて
差動増幅器を設けることができ、多段にしてアーキング
を検出することも可能である。

アーク電流（７）が一様に流れ、アーク放電が正常に
点灯している場合には、偶数個にグループ分けした陰極
ケーブル（３）には、各々、等しい電流が流れており、
たとえば変流器（5a）（5b）の信号は＋極、−極とでは
絶対値が等しくなり、信号出力部（６）での出力和はゼ
ロとなる。これによって、アーキング検出信号は発信さ
れず、アーキングは検出されない。

一方、第２図に例示したように、たとえば陽極（１）
と、グループ分けしたケーブル（３）のグループ（4a）
の陰極（２）とでアーキング（８）が発生した場合に
は、変流器（5a）（5b）との出力信号にアンバランスが
生じ、信号出力部（６）での出力和はゼロとはならず、
出力異常を発生する。この出力異常はアーキング検出信
号として信号出力部（６）から発信される。発信された
検出信号は、電流出力オフの信号として使用する。

このように、複数個にグループ分けした陰極（２）の
ケーブル（３）に設けた隣合う２個の変流器の出力信号
の変化によって、陰極（１）と陰極（２）のいずれかの
グループとの間で発生するアーキングを簡便に、しかも
迅速、かつ、安定して検出することができ、イオン源用
アーク電源を安全に保護することができる。また、回路
構成が簡単であることから、この発明の回路は大型のイ
オン源に使用するアーク電源にも容易に配設することが
できる。

もちろんこの発明は、以上の例によって限定されるも
のではない。アーク電源の構造および構成、陰極ケーブ
ルのグループ数、変流器の構造、さらにはアーキング検
出信号の出力方式等の細部については様々な態様が可能
であることはいうまでもない。

（発明の効果） 以上詳しく説明した通り、この発明によって、イオン
源用アーク電源でのアーキングの発生を簡便に、しかも
迅速、かつ安定して検出することができる。回路構成が
簡単であることから、大型のイオン源に使用するアーク
電源の場合にも有用となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のイオン源用アーク電源保護回路の
一実施例を例示した回路図である。 第２図は、第１図に例示したイオン源用アーク電源保護
回路のアーキング発生時の動作を例示した回路図であ
る。 １……陽極 ２……陰極 ３……ケーブル 4a,4b,4x……グループ 5a,5b,5x……変流器 ６……信号出力部 ７……アーク電流 ８……アーキング

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陰極へのケーブルを偶数個のグループに分
   け、そのグループ毎に変流器を配設するとともに、互い
   に隣合う２個ずつの変流器の出力を信号出力部を介して
   逆極性に接続し、アーキング検出設定レベルと比較して
   なることを特徴とするイオン源用アーク電源保護回路。
2. 【請求項２】信号出力部に差動増幅器を接続してなる請
   求項（１）記載のイオン源用アーク電源保護回路。