JP3109005B2 - 放電衝撃波発生用電源装置 - Google Patents

放電衝撃波発生用電源装置

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JP3109005B2 JP10510577A JP51057798A JP3109005B2 JP 3109005 B2 JP3109005 B2 JP 3109005B2 JP 10510577 A JP10510577 A JP 10510577A JP 51057798 A JP51057798 A JP 51057798A JP 3109005 B2 JP3109005 B2 JP 3109005B2
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光一郎 伊藤
隆一 嶋田
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    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/53Generators 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
    • H03K3/55Generators 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

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、岩石やコンクリートの破砕に用いられる放
電衝撃波発生用電源装置に関する。
背景技術 近時、例えば英国公開公報2120579号に見られるよう
に、岩石やコンクリートの被破壊部位の周囲を液中環境
とし、この液中で高圧放電させて衝撃波を発生させ、こ
れにより岩石やコンクリートを破砕する工法が知られ
る。
図10はいわゆるマルクスジェネレータであり、前記工
法において、高圧放電を行うための放電衝撃波発生用電
源装置である。このマルクスジェネレータは、安価な小
電圧(40kV)の電源1から200nsec程度のパルス幅の高
電圧(50〜800kV)を放電電極2に導き出すものであ
る。例えば図示の通り、電源1に対し順次、抵抗3a〜3k
を介して6個のコンデンサC1〜C6を並列に接続してい
る。しかも、対向するコンデンサC1とC2、C2とC3、C3と
C4、C4とC5、C5とC6の上下流側を、夫々のスイッチS11
〜S15で接続し、末端のコンデンサC6に放電電極2を接
続したものである。
即ち、図10のマルクスジェネレータでは、スイッチS1
1〜S15を開くことにより、コンデンサC1〜C6の夫々は、
電源1(40kV)からの電流で充電される。その後、スイ
ッチS11〜S15を同時に閉じることによりコンデンサC1〜
C6は並列接続から直列接続に切換わり、全体として240k
Vの高電圧電源となって、放電電極2から例えば200nsec
程度のパルス幅で放電を行う。
ところが上記マルクスジュネレータでは、スイッチS1
1〜S15に放電電流がそのまま流れるため、スイッチS11
〜S15が損耗するので、信頼性、耐久性及びコストの点
で問題がある。しかも、スイッチS11〜S15のインダクタ
ンス成分が、衝撃波発生に有利な“より短いパルス”の
発生を妨げると言う問題もある。
発明の開示 本発明は、かかる従来技術の問題点を解消するために
なされたもので、性能、信頼性、耐久性及びコストの面
で有利な放電衝撃波発生用電源装置を提供することを目
的とする。
本発明に係る放電衝撃波発生用電源装置の第1構成及
び第2構成は共に、直列接続の複数のコンデンサと、 複数のコンデンサの内で1つおきのコンデンサがLC直列
回路に切換え可能となるように、1つおきのコンデンサ
に接続される第1コイル及びスイッチと、 各第1コイルと各スイッチとの間から電源の一側端子ま
での間で直列接続に設けられる第1抵抗又は第2コイル
と、 複数のコンデンサの内で1つおきのコンデンサを除く他
の1つおきのコンデンサの電源他側端子側と各スイッチ
の電源他側端子側との間に設けられて、電源他側端子に
直列に接続される第2抵抗又は第3コイルと、 複数のコンデンサの内で末端のコンデンサの出力側に設
けられる放電電極とを有する回路を備えている。
上記回路によれば、次の効果を奏する。全スイッチが
開いた状態で全コンデンサは電源から充電される。但
し、幾つかの側のコンデンサの極性と、他の側のコンデ
ンサの極性とが逆となる。そこで全コンデンサの充電完
了後に、全スイッチを同時に閉じると、幾つかの側のコ
ンデンサは放電し極性が反転する。従って全コンデンサ
の極性が一致するようになり、放電スイッチに直列接続
されたコンデンサの高電圧が印加され高圧放電が可能と
なる。ここで全スイッチを閉じたとき、全スイッチには
幾つかの側のコンデンサの夫々の放電電流が流れるが、
夫々のコイルによってその電流が制限される。このた
め、従来技術のように、「放電電流がそのままスイッチ
に流れ、スイッチが損耗し、信頼性、耐久性及びコスト
の面で不利となる」と言った問題が無くなる。尚、第1
抵抗及び第2抵抗は、前記幾つかの側のコンデンサの夫
々における放電を円滑に行うための放電補償抵抗であ
る。
そして第1構成は、上記回路に加え、 各スイッチは、各第1コイルに接続される1側主電極
と、1つおきのコンデンサに接続される他側主電極と、
トリガ用電極とを有する3電極形スパークギャップ、サ
イラトロン、イグナイトロン、サイリスタ等のスイッチ
で構成され、 スイッチの内で初段スイッチのトリガ用電極は、トリガ
用電圧源に接続され、 スイッチの内で終段スイッチを除く各スイッチの1側主
電極と他側主電極とは、各第2コンデンサと各絶縁パル
ストランスの一次側とに直列電路で接続され、 スイッチの内で初段のスイッチを除く各スイッチのトリ
ガ用電極と他側主電極とは、絶縁パルストランスの二次
側を介して接続されることを特徴とする放電衝撃波発生
用電源装置である。
かかる第1構成によれば、次の効果を奏する。全スイ
ッチを開いた状態で、全コンデンサと共に第2コンデン
サも充電される。そこでトリガ用電圧源からトリガ電圧
を初段スイッチのトリガ用電極に印加すると、主電極間
に主放電が生じ、初段スイッチは閉じた状態となる。す
ると第2コンデンサは初段スイッチを経由して放電する
が、この放電電流が絶縁パルストランスの一次側を流れ
て二次側を励起する。この励起電圧が次段スイッチのト
リガ用電極に印加され、主電極間に主放電を生じ、次段
スイッチを閉じた状態とする。この作動が終段スイッチ
まで繰り返される。
つまり、各スイッチのトリガ電源が独立しており、し
かもトリガ電圧は、スイッチのトリガ用電極と他側主電
極との間に現れる電圧であるため、スイッチの他側主電
極の電位がどのように変化してもこの変化による影響を
受けることがない。即ち、トリガ電圧の印加時期がスイ
ッチ毎に大きく異なることがない。また只1つのトリガ
用電圧源と、第2コンデンサと、絶縁パルストランス
と、これらの結線だけで構成してある。しかもトリガ用
電圧源は、ガソリンエンジンのスパークプラグを点火さ
せるいわゆるCDIユニットと同等品であり、経済的であ
る。
一方、第2構成は、上記回路に加え、 各スイッチは、各第1コイルに接続される1側主電極
と、1つおきのコンデンサに接続される他側主電極と、
トリガ用電極とを有する3電極形スパークギャップ、サ
イラトロン、イグナイトロン、サイリスタ等のスイッチ
で構成され、 スイッチの内で初段スイッチのトリガ用電極は、トリガ
用電圧源に接続され、 スイッチの内で終段のスイッチを除く各スイッチは夫
々、他側主電極が次段のスイッチのトリガ用電極に接続
され、1側主電極が次段のスイッチの他側主電極に各第
3コンデンサを介して接続され、 スイッチの内で初段のスイッチを除く各スイッチのトリ
ガ用電極と他側主電極とは夫々、各第3抵抗を介して接
続されることを特徴とする放電衝撃波発生用電源装置で
ある。
かかる第2構成によれば、次の効果を奏する。全スイ
ッチを開いた状態で、全コンデンサと共に第3コンデン
サも充電される。そこでトリガ用電圧源からトリガ電圧
を初段スイッチのトリガ用電極に印加すると、主電極間
に主放電が生じ、初段スイッチは閉じた状態となる。す
ると第3コンデンサは初段スイッチと第3抵抗とを経由
して放電するが、このとき次段スイッチのトリガ用電極
には第3抵抗で補償された電圧が生ずる。そしてこの電
圧が次段スイッチのトリガ用電極に印加され、主電極間
に主放電が生じ、次段スイッチも閉じた状態となる。こ
の作動が終段スイッチまで繰り返される。
つまり各スイッチのトリガ電源が独立しており、しか
も、トリガ電圧は、各スイッチのトリガ用電極と他側主
電極との間に現れる電圧であるため、各スイッチの他側
主電極の電位がどのように変化してもこの変化による影
響を受けることがない。即ち、トリガ電圧の印加時期が
スイッチ毎に大きく異なることがない。従って反転後の
最大充電電圧を大きくすることができる。また只1つの
トリガ用電圧源と、第3コンデンサと、第3抵抗と、こ
れらの結線だけで構成してある。従って経済的である。
即ち、上記第1構成と同様の効果を得ることができる。
図面の簡単な説明 図1は本発明の第1、第2事例に係る基本回路図であ
る。
図2は図1の第1及び第2抵抗をコイルに置き換えた
回路図である。
図3は図1でのコンデンサの極性反転の説明図であ
る。
図4は図1でのスイッチの開閉前後における最大蓄圧
の経時変化を示す図である。
図5は図1での複数スイッチの順次閉じ遅れに基づく
最大蓄圧の低下の経時変化を示す図である。
図6は本発明の第1事例に係る回路図である。
図7は図6の第1及び第2抵抗をコイルに置き換えた
回路図である。
図8は本発明の第2事例に係る回路図である。
図9は図8の第1及び第2抵抗をコイルに置き換えた
回路図である。
図10は従来の放電衝撃波発生用電源装置の回路図であ
る。
発明を実施するための最良の形態 本発明の好ましい事例を添付図面に従って以下に詳述
する。
図1は、本発明に係る基本回路を示し、6個のコンデ
ンサC1〜C6が直列接続されている。これらの内、初端の
コンデンサC1は接地し、末端のコンデンサC6は主スイッ
チSoを介して放電電極2に接続される。コンデンサC1と
C2、C3とC4、C5とC6の間は、夫々対応する第1コイルL1
〜L3と第1抵抗R11〜R13とを介して電源1に接続され
る。一方、コンデンサC2とC3、C4とC5及びコンデンサC6
とスイッチSoの間は夫々対応する第2抵抗R21〜R23を介
して接地される。また第1コイルL1の電源側はスイッチ
S1を介して接地し、第1コイルL2の電源側はスイッチS2
を介して第2抵抗R21の上流側に接地し、第1コイルL3
の電源側はスイッチS3を介して第2抵抗R22の上流側に
接地する。ここで第1抵抗R11〜R13は直列接続され、一
方第2抵抗R21〜R23も直列接続される。尚、第1抵抗R1
1〜R13及び第2抵抗R21〜R23を夫々、図2に示すよう
に、第2コイルL11〜L13及び第3コイルL21〜L23に置き
換えてもよい。コイルL11〜L13、L21〜L23に置換するこ
とにより、充電時間を短縮できる。
上記基本回路の作動を図3、図4を参照し説明する。
図1は、総てのスイッチS1〜S3が開かれた状態であり、
このとき電源1(例えば40kV)からの電流は、コンデン
サC1、C2に対して第1抵抗R11及び第1コイルL1を介し
て充電する。同時に、電源1からの電流は、コンデンサ
C3、C4に対して第1抵抗R11、R12、第2抵抗R21、R22及
び第1コイルL2を介して充電し、更にコンデンサC5、C6
に対して第1抵抗R11〜R13、第2抵抗R21〜R23及び第1
コイルL3を介して充電する。このとき、夫々の抵抗差に
より充電時間に差はあるものの、充電を完了できる。こ
の充電で、コンデンサC1、C3、C5は同極性となり、コン
デンサC2、C4、C6も同極性となるが、前者と後者とは互
いに逆極性となる。即ち、図1の状態では、図4のスイ
ッチS1〜S3を開いた状態を示す領域Aに示すように、放
電電極2から見た総てのコンデンサC1〜C6の電圧は零
(=0V)となる。
次に、図1の状態で、総てのコンデンサC1〜C6の充電
が完了したとき、スイッチS1〜S3を同時に閉じる。この
ようにすると、コンデンサC1、C3、C5と、第1コイルL1
〜L3と、スイッチS1〜S3とで3つのLC直結回路C1−L1−
S1−C1、C3−L2−S2−C3、C5−L3−S3−C5が生成され
る。このようになると、コンデンサC1、C3、C5は第1コ
イルL1〜L3とスイッチS1〜S3とにより極性が反転する。
即ち、総てのコンデンサC1〜C6の極性は、図3に示すよ
うに一致するようになる。即ち、図4のスイッチS1〜S3
を閉じた状態を示す領域Bに示すように、放電電極2か
ら見た総てのコンデンサC1〜C6の電圧は240kVとなる。
従ってこの高電圧時に主スイッチSoを閉じることによ
り、放電電極2は高電圧放電を行える。
即ち、スイッチS1〜S3には第1コイルL1〜L3によって
制限された電流しか流れないため、前記従来技術のよう
に、「スイッチS11〜S15に放電電流がそのまま流れてス
イッチ11〜S15が損耗するので、性能、信頼性、耐久性
及びコストの面で不利である」と言った問題が解消され
る。と同時に、「従来のマルクスジュネレータでのスイ
ッチS11〜S15のインダクタンス成分は、衝撃波発生に有
利な“より短いパルス”の発生を妨げる」と言う問題を
解決できる。
ところでスイッチS1〜S3を閉じると、前述の通り、3
つのLC直結回路C1−L1−S1−C1、C3−L2−S2−C3、C5−
L3−S3−C5が生成される。しかし、これらはLC発振回路
であるためこのまま放置すると、スイッチS1〜S3を閉じ
ている間、図4の領域Bに示すように、放電電極2に導
き出せる電圧は、時間tの経過に伴って零(=0V)から
6倍の240kVの間で周期的に増減する。従って、放電電
極2からの放電は、最高電圧(240kV)となる直前で主
スイッチSoを閉じることで行えばよい。ところがここ
で、次の問題が生ずる。
先ずスイッチS1〜S3について説明する。コンデンサC
1、C3、C5が充電されたとき(即ち、スイッチS1〜S3が
開いているとき)、夫々の充電電圧も高圧である。ここ
で図1の回路によれば、前記したように、スイッチS1〜
S3の損耗は、従来技術と比較して殆ど無い。但し高電圧
が印加されるスイッチS1〜S3を機械的に構成すれば、当
然に損耗が生ずる。そこで本第1事例では、スイッチS1
〜S3を、耐圧性があり、かつ安価な3電極形スパークギ
ャップ、サイラトロン、イウナイトロン、サイリスタ等
としている。ギャップスイッチには、例えば気中ギャッ
プスイッチ、ガス封入ギャップスイッチ、真空ギャップ
スイッチがある。このスイッチは、主電極と、主電極に
主放電を誘起しかつ主放電を持続させるためのトリガ電
圧を印加されるトリガ用電極とを有する。本第1事例で
は、各スイッチS1〜S3の主電極の一方(以下、1側主電
極とする)を第1コイルL1〜L3の接続し、主電極の他方
(以下、他側主電極とする)をコンデンサに接続し、ト
リガ用電極をトリガ用電源に接続している。
即ち、上記問題は次の通りである。スイッチS1〜S3に
トリガ電圧を印加させると、スイッチS1〜S3が閉じ、時
間tの経過に伴ってコンデンサC1、C3、C5が反転して総
てのコンデンサC1〜C6の極性が一致して昇圧してゆく。
つまり時間tの経過に伴ってスイッチS1〜S3の他側主電
極と接地との電位差がスイッチS1〜S3毎(又はコンデン
サC1、C3、C5毎)に大きく異なってゆく。即ち、スイッ
チS1〜S3へのトリガ用電極の電位を、反転完了時におい
ても他側主電極の電位よりも高いトリガ用電圧としなけ
ればならない。そしてこのようにするには、第1解決策
として、予め各スイッチS1〜S3の他側主電極の電位より
も高いトリガ電圧を供給できるトリガ電圧源をスイッチ
S1〜S3の数だけ準備すればよい。ところがこのようにす
ると、異なる容量のトリガ電圧源をスイッチS1〜S3の数
だけ取り揃える必要があり、超高圧の放電衝撃波発生用
電源装置に対応できなくなる問題がある。そこで第2解
決策として、1つのトリガ電圧源に各種抵抗等の電気素
子を介在させて各スイッチS1〜S3に対するトリガ電圧を
調整すればよい。ところがこのようにすると、電気素子
によってトリガ電圧の印加時期が異なり易いという問題
が生ずる。即ち、スイッチS1〜S3夫々の反転開始時期が
異なり、図5に示すように、最大電圧240kV以下の(例
えば200kV程度)の放電電圧しか得られなくなる問題が
ある。但し、第2解決策によれば安価に製造できる利点
もある。
第1事例は、図1の基本回路に対し、超高圧の放電衝
撃波発生用電源装置にも対応でき、かつ安価な上記第2
解決策を織り込むこととした。本第1事例での上記第2
解決策は、その問題である「電気素子によってトリガ電
圧の印加時期が異なり易いという問題」を解消する構成
としてある。詳しくは、図6の通り。
図6は、図1と同じ回路上に上記第2解決策の事例を
記載したものである。初段のスイッチS1のトリガ用電極
cは、トリガ用電圧源3に接続されている。そしてスイ
ッチS1、S3は次のように接続されている。スイッチS1
は、1側主電極aと他側主電極bとが、第2コンデンサ
C71と絶縁パルストランスT1の一次側d1との直列電路で
接続されている。スイッチS3も同様に、1側主電極aと
他側主電極bとが、第2コンデンサC72と絶縁パルスト
ランスT2の一次側d1との直列電路で接続されている。ま
たスイッチS2、S3は次のようにも接続されている。スイ
ッチS2は、トリガ用電極cと他側主電極bとが、絶縁パ
ルストランスT1の2次側d2を介して接続されている。ス
イッチS3も同様に、トリガ用電極cと他側主電極bと
が、絶縁パルストランスT2の2次側d2を介して接続され
ている。
上記回路の作動を説明する。先ずスイッチS1〜S3を開
いた状態で、コンデンサC1〜C6と共に第2コンデンサC7
1、C72も充電される。そこでトリガ用電圧源3からトリ
ガ電圧をスイッチS1のトリガ用電極cに印加すると、主
電極a、b間に主放電が生じ、スイッチS1は閉じた状態
となる。すると第2コンデンサC71はスイッチS1を経由
して放電するが、この放電電流が絶縁パルストランスT1
の一次側d1を流れて二次側d2を励起する。この励起電圧
がスイッチS2のトリガ用電極cに印加され、主電極a、
b間に主放電を生じ、スイッチS2を閉じた状態となる。
すると第2コンデンサC72はスイッチS2を経由して放電
するが、この放電電流が絶縁パルストランスT2の一次側
d1を流れて二次側d2を励起する。この励起電圧がスイッ
チS3のトリガ用電極cに印加され、主電極a、b間に主
放電を生じ、スイッチS3を閉じた状態となる。即ち、ス
イッチS1〜S3は閉じた状態となる。
上記回路によれば、スイッチS1〜S3夫々のトリガ電源
は独立しており、しかもトリガ電圧は、スイッチS1〜S3
のトリガ用電極cと他側主電極bとの間に現れる電圧で
ある。これにより、トリガ電圧は、スイッチS1〜S3の他
側主電極bの電位がどのように変化しても、この変化に
よる影響を受けることがない。具体的には40kV、2000pF
の第2コンデンサC71、C72(例えば、セラミックコンデ
ンサ)において、スイッチS1〜S3間の作動開始遅れは夫
々10nsecであった。つまり上記第2解決策の問題である
「電気素子によってトリガ電圧の印加時期が異なり易い
という問題」は解消されている。従って、反転後の最大
充電電圧も240kVとすることができた。また只1つのト
リガ用電圧源3と、スイッチS1、S2毎に設けた第2コン
デンサC71、C72と絶縁パルストランスT1、T2と、これら
の結線だけで構成してある。しかもトリガ用電圧源3
は、ガソリンエンジンのスパークプラグを点火させるい
わゆるCDIユニットと同等品であり、安価である。
尚、図7に示すように、第1抵抗R11〜R13及び第2抵
抗R21〜R23を、第2コイルL11〜L13及び第3コイルL21
〜L23に置き換えたもよい。同様な作用効果が得られる
とともに、充電時間の短縮ができる。
第2事例を図8を参照して説明する。図8は図1と同
じ回路上に上記第2解決策の他の事例を記載したもので
ある。初段のスイッチS1のトリガ用電極cは、トリガ用
電圧源3に接続されている。そして終段のスイッチS3を
除くスイッチS1、S2は次の通り接続されている。スイッ
チS1は、他側主電極bがスイッチS2のトリガ用電極cに
接続され、1側主電極aがスイッチS2の他側主電極bに
第3コンデンサC81を介して接続されている。またスイ
ッチS2は、他側主電極bがスイッチS3のトリガ用電極c
に接続され、1側主電極aがスイッチS2の他側主電極b
に第3コンデンサC82を介して接続されている。そして
初段のスイッチS1を除くスイッチS2、S3は次の通り接続
されている。スイッチS2は、トリガ用電極cと他側主電
極bとが、第3抵抗R31を介して接続されている。スイ
ッチS3は、トリガ用電極cと他側主電極bとが第3抵抗
R32を介して接続されている。
上記回路の作動を説明する。先ずスイッチS1〜S3を開
いた状態で、コンデンサC1〜C6と共に第3コンデンサC8
1、C82も充電される。そこでトリガ用電圧源3からトリ
ガ電圧をスイッチS1のトリガ用電極cに印加すると、主
電極a、b間に主放電が生じ、スイッチS1は閉じた状態
となる。すると第3コンデンサC81はスイッチS1と第3
抵抗R31とを経由して放電するが、このときスイッチS2
のトリガ用電極cには第3抵抗R31で補償された電圧
(即ち、トリガ電圧)が生ずる。そしてこの電圧がスイ
ッチS2のトリガ用電極cに印加され、主電極a、b間に
主放電が生じ、スイッチS2は閉じた状態となる。すると
第3コンデンサC82がスイッチS2と第3抵抗R32とを経由
して放電するが、このときスイッチS3のトリガ用電極c
には第3抵抗R32で補償された電圧(即ち、トリガ電
圧)が生ずる。そしてこの電圧がスイッチS3のトリガ用
電極cに印加され、主電極a、b間に主放電が生じ、ス
イッチS3を閉じる。
即ち、上記回路によれば、この回路も図6の回路と同
様、スイッチS1〜S3夫々のトリガ電源が独立しており、
しかもトリガ電圧は、スイッチS1〜S3のトリガ用電極c
と他側主電極bとの間に現れる電圧である。これによ
り、トリガ電圧は、スイッチS1〜S3の他側主電極bの電
位がどのように変化してもこの変化による影響を受ける
ことがない。具体的には40kV、2000pFの第2コンデンサ
C81、C82(例えば、セラミックコンデンサ)において、
スイッチS1〜S3間の作動開始遅れは夫々5〜8nsecであ
った。つまり上記第2解決策の問題である「電気素子に
よってトリガ電圧の印加時期が異なり易いという問題」
は解消されている。従って、反転後の最大充電電圧も24
0kVとすることができる。
また只1つのトリガ用電圧源3と、スイッチS1、S2毎
に設けた第3コンデンサC81、C82と、スイッチS2、S3毎
に設けた第3抵抗R31、R32と、これらの結線だけで構成
してある。しかもこのトリガ用電圧源3も、ガソリンエ
ンジンのスパークプラグを点火させるいわゆるCDIユニ
ットと同等品であり、安価である。尚、第3コンデンサ
C81、C82は反転時、第2抵抗R21〜R22を経由する閉回路
も構成するため、第3抵抗R31、R32の大きさを第2抵抗
R21〜R22大きさよりも小さくするのが、高効率を得る上
で好ましい。
尚、図9に示すように、抵抗R11〜R13、R21〜R23を、
第2コイルL11〜L13及び第3コイルL21〜L23に置き換え
たもよい。上記と同様な作用効果が得られる。
産業上の利用可能性 本発明は、性能、信頼性、耐久性及びコストの面で有
利な放電衝撃波発生用電源装置として有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/00 - 7/40 H02M 9/04 B02C 19/00 - 19/22 E21C 37/00 - 37/26

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直列接続の複数のコンデンサ(C1−C6)
    と、 前記複数のコンデンサ(C1−C6)の内で1つおきのコン
    デンサ(C1,C3,C5)がLC直列回路に切換え可能となるよ
    うに、前記1つおきのコンデンサ(C1,C3,C5)に接続さ
    れる第1コイル(L1,L2,L3)及びスイッチ(S1,S2,S3)
    と、 前記各第1コイル(L1,L2,L3)と前記各スイッチ(S1,S
    2,S3)との間から電源(1)の一側端子までの間で直列
    接続に設けられる第1抵抗(R11,R12,R13)又は第2コ
    イル(L11,L12,L13)と、 前記複数のコンデンサ(C1−C6)の内で前記1つおきの
    コンデンサ(C1,C3,C5)を除く他の1つおきのコンデン
    サ(C2,C4,C6)の前記電源(1)他側端子側と前記各ス
    イッチ(S1,S2,S3)の前記電源(1)他側端子側との間
    に設けられて、前記電源(1)他側端子に直列に接続さ
    れる第2抵抗(R21,R22,R23)又は第3コイル(L21,L2
    2,L23)と、 前記複数のコンデンサ(C1−C6)の内で末端のコンデン
    サ(C6)の出力側に設けられる放電電極(2)とを備
    え、 前記各スイッチ(S1,S2,S3)は、前記各第1コイル(L
    1,L2,L3)に接続される1側主電極(a)と、前記1つ
    おきのコンデンサ(C1,C3,C5)に接続される他側主電極
    (b)と、トリガ用電極(c)とを有する3電極形スパ
    ークギャップ、サイラトロン、イグナイトロン、サイリ
    スタ等のスイッチで構成され、 前記スイッチ(S1,S2,S3)の内で初段のスイッチ(S1)
    のトリガ用電極(c)は、トリガ用電圧源(3)に接続
    され、 前記スイッチ(S1,S2,S3)の内で終段のスイッチ(S3)
    を除く各スイッチ(S1,S2)の1側主電極(a)と他側
    主電極(b)とは、各第2コンデンサ(C71,C72)と各
    絶縁パルストランス(T1,T2)の一次側(d1,d1)とに直
    列電路で接続され、 前記スイッチ(S1,S2,S3)の内で初段のスイッチ(S1)
    を除く各スイッチ(S2,S3)のトリガ用電極(c)と他
    側主電極(b)とは、前記絶縁パルストランス(T1,T
    2)の二次側(d2,d1)を介して接続されることを特徴と
    する放電衝撃波発生用電源装置。
  2. 【請求項2】直列接続の複数のコンデンサ(C1−C6)
    と、 前記複数のコンデンサ(C1−C6)の内で1つおきのコン
    デンサ(C1,C3,C5)がLC直列回路に切換え可能となるよ
    うに、前記1つおきのコンデンサ(C1,C3,C5)に接続さ
    れる第1コイル(L1,L2,L3)及びスイッチ(S1,S2,S3)
    と、 前記各第1コイル(L1,L2,L3)と前記各スイッチ(S1,S
    2,S3)との間から電源(1)の一側端子までの間で直列
    接続に設けられる第1抵抗(R11,R12,R13)又は第2コ
    イル(L11,L12,L13)と、 前記複数のコンデンサ(C1−C6)の内で前記1つおきの
    コンデンサ(C1,C3,C5)を除く他の1つおきのコンデン
    サ(C2,C4,C6)の前記電源(1)他側端子側と前記各ス
    イッチ(S1,S2,S3)の前記電源(1)他側端子側との間
    に設けられて、前記電源(1)他側端子に直列に接続さ
    れる第2抵抗(R21,R22,R23)又は第3コイル(L21,L2
    2,L23)と、 前記複数のコンデンサ(C1−C6)の内で末端のコンデン
    サ(C6)の出力側に設けられる放電電極(2)とを備
    え、 前記各スイッチ(S1,S2,S3)は、前記各第1コイル(L
    1,L2,L3)に接続される1側主電極(a)と、前記1つ
    おきのコンデンサ(C1,C3,C5)に接続される他側主電極
    (b)と、トリガ用電極(c)とを有する3電極形スパ
    ークギャップ、サイラトロン、イグナイトロン、サイリ
    スタ等のスイッチで構成され、 前記スイッチ(S1,S2,S3)の内で初段のスイッチ(S1)
    のトリガ用電極(c)は、トリガ用電圧源(3)に接続
    され、 前記スイッチ(S1,S2,S3)の内で終段のスイッチ(S3)
    を除く各スイッチ(S1,S2)は夫々、他側主電極(b)
    が次段のスイッチ(S2)のトリガ用電極(c)に接続さ
    れ、1側主電極(a)が前記次段のスイッチ(S2)の他
    側主電極(b)に各第3コンデンサ(C81,C82)を介し
    て接続され、 前記スイッチ(S1,S2,S3)の内で前記初段のスイッチ
    (S1)を除く各スイッチ(S2,S3)のトリガ用電極
    (c)と他側主電極(b)とは夫々、各第3抵抗(R31,
    R32)を介して接続されることを特徴とする放電衝撃波
    発生用電源装置。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6857706B2 (en) * 2001-12-10 2005-02-22 Placer Dome Technical Services Limited Mining method for steeply dipping ore bodies
WO2003057996A2 (en) 2002-01-03 2003-07-17 Placer Dome Technical Services Limited Method and apparatus for a plasma-hydraulic continuous excavation system
EP1363386B1 (en) 2002-05-13 2005-01-05 Luxon Energy Devices Corporation High current pulse generator
US7695071B2 (en) * 2002-10-15 2010-04-13 Minister Of Natural Resources Automated excavation machine
JP4502659B2 (ja) * 2004-02-20 2010-07-14 株式会社MERSTech パルス発生装置
WO2005106137A2 (en) * 2004-04-23 2005-11-10 Placer Dome Technical Services Limited Excavation apparatus and method
DE102005025998A1 (de) * 2005-06-07 2006-12-21 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Verfahren für den kontinuierlichen, getriggerten Betrieb eines Marx-Generators insbesondere von mehreren Marx-Generatoren zur Druckregelung und Abbranddetektion in den Funkenstrecken
DE102005046411A1 (de) * 2005-09-28 2007-04-05 Siemens Ag Verfahren zur Erzeugung intensiver Hochspannungsimpulse für den industriellen Einsatz und zugehörige Schaltungsanordnung
US20120326528A1 (en) * 2010-03-02 2012-12-27 Ping Chen Compenstation scheme for the voltage droop of solid-state marx modulators
CN103780119A (zh) * 2014-01-10 2014-05-07 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种高功率长脉冲功率源
JP7253739B2 (ja) * 2019-08-23 2023-04-07 株式会社デンソー マルクス回路

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3832569A (en) * 1972-08-22 1974-08-27 Maxwell Lab Pulse generator module and generator system
US3842322A (en) * 1972-10-17 1974-10-15 Square D Co Plug-on distribution panel with retaining means for both small and large circuit breakers
US4275317A (en) * 1979-03-23 1981-06-23 Nasa Pulse switching for high energy lasers
US4375594A (en) * 1981-01-12 1983-03-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Thyratron Marx high voltage generator
GB2120579B (en) * 1982-05-21 1985-07-10 De Beers Ind Diamond Method and apparatus for crushing materials such as minerals
JPS60106376A (ja) * 1983-11-10 1985-06-11 Nichicon Capacitor Ltd インパルス電圧発生装置
JPS61269682A (ja) * 1985-05-22 1986-11-29 Mitsubishi Electric Corp パルス励起回路
US4900947A (en) * 1988-05-02 1990-02-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Asynchronous marx generator utilizing photo-conductive semiconductor switches
US5105097A (en) * 1991-02-01 1992-04-14 Lasertechnics, Inc. Passive magnetic switch for erecting multiple stage, high-pulse-rate voltage multipliers
US5216695A (en) * 1991-06-14 1993-06-01 Anro Engineering, Inc. Short pulse microwave source with a high prf and low power drain
GB9512549D0 (en) * 1995-06-20 1995-08-30 British Aerospace High voltage pulse generator

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US6058029A (en) 2000-05-02

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