JP3966549B2

JP3966549B2 - 多段倍電圧整流装置及びその製造方法

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Publication number: JP3966549B2
Application number: JP2003169297A
Authority: JP
Inventors: 清美渡辺; 隆之三村
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Current assignee: Origin Electric Co Ltd
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Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2007-08-29
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コッククロフト・ウォルトン回路のような多段倍電圧整流装置の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
交流電圧を直流高電圧に変換する代表的な回路として、直列接続したダイオードと直列接続したコンデンサとを組み合わせた多段倍電圧整流装置があり、Ｘ線発生装置、電子顕微鏡、荷電粒子発生装置などの直流高電圧機器に広く使用されている。
【０００３】
多段倍電圧整流装置の代表的なものとしてコッククロフト・ウォルトン回路（以下、ＣＷ回路と略称する。）が知られており、後で述べるが、ＣＷ回路はその回路構成によって、通常のＣＷ回路をシングル型と言い、それを２個組み合わせた形のダブル型、あるいは直流側、交流側双方とも対称的に接続された回路構成のバランス型などいろいろな構成のものがある。
【０００４】
そして、これらＣＷ回路は、ＣＷ回路を構成するコンデンサとダイオードとが１枚のプリント基板に搭載され、プリント基板上で所定の接続が行われているもの、あるいは前記コンデンサとダイオードとがプリント基板を使わずに立体的に接続されているものなどいろいろな構造のものが提案されている。これらにはそれぞれ一長一短があり、要求される条件によって使い分けられている。
【０００５】
本発明の多くの実施例は、プリント基板を用いてＣＷ回路を構成する構造であるので、従来例として、図１６又は図１８に示すような回路構成のダブル形（対称形）又はシングル形のＣＷ回路におけるコンデンサとダイオードとを、図１７又は図１９に示すようにプリント基板に搭載してなる構造について説明する。
【０００６】
図１６に示すＣＷ回路は、従来の一般的なシングル形のＣＷ回路を組み合わせたダブル形のものであり、シングル形のＣＷ回路に比べて大きな電流容量が必要な場合に用いられる。ダブル形のＣＷ回路は、高周波インバータ回路１に接続された２個のトランス２、３に接続されている。高周波インバータ回路１は、シングルエンデッドタイプ又はブリッジタイプのものなどであり、これらはいずれも広く知られている構成であるので、説明を省略する。
【０００７】
トランス２、３はそれぞれ１次巻線２ａ、３ａ、２次巻線２ｂ、３ｂを有し、２次巻線２ｂ、３ｂは互いに直列になるように接続されている。各巻線の極性は黒点で示されており、２次巻線２ｂ、３ｂは黒点側同士が接続され、その接続点は接地されている。トランス２の２次巻線２ｂの双方の端子がダブル形のＣＷ回路の入力端子Ｔ１、Ｔ２となり、トランス３の２次巻線３ｂの双方の端子がダブル形のＣＷ回路の入力端子Ｔ２、Ｔ３となる。入力端子Ｔ２は固定電位に接続されている。
【０００８】
ダブル形のＣＷ回路からなる多段倍電圧整流装置１００の４段構成のものは、コンデンサＣ１〜Ｃ１２とダイオードＤ１〜Ｄ１６とからなり、これらは図１６に示すように、大面積のプリント基板Ｐに搭載され、それぞれの接続点ｘでハンダ付けされている。大面積のプリント基板Ｐ上にこのように直列接続したダイオードとコンデンサとを搭載して、多段倍電圧整流装置を構成しているものは、大面積のプリント基板Ｐ上に直流高電圧点を複数個又は多数有することになり、それらの間に数ｋＶないし数１０ｋＶの電圧が印加されることが多い。この場合、大面積のプリント基板Ｐの表面で沿面放電が発生し易いので、図示していないが、プリント基板Ｐに適当な切り込みを設け、沿面距離を長くすることが行われている。
【０００９】
また、図１８に示すようなシングル形のＣＷ回路からなる多段倍電圧整流装置２００の４段構成のものは、コンデンサＣ１〜Ｃ８とダイオードＤ１〜Ｄ８とからなり、これらも図１９に示すように、大面積のプリント基板Ｐに搭載されている。シングル型の多段倍電圧整流装置２００もダブル形のＣＷ回路と同様であるので、詳しい説明を省略するが、沿面距離を長くせざるを得ない。やはり小型化するにはプリント基板Ｐ面における沿面距離が問題になる。なお、Ｔ１、Ｔ２は入力端子、Ｔ４は出力端子、ｘは接続点である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、沿面距離を長くしてもプリント基板Ｐの表面に沿面が形成されるので、特に前記直流高電圧点間に１０ｋＶ以上の高電圧が印加されるような場合には、電気絶縁を確保するのに必要な沿面距離を得るために、かなり面積の大きなプリント基板Ｐを用いなければならなかった。このことが、多段倍電圧整流装置の小型化を妨げていた。
【００１１】
このような欠点を解決するために、プリント基板を用いずにコンデンサとダイオードとを立体構造に組み立てるものも提案されているが、ハトメなどを用い、一時的に立体的に保持した状態でハンダ付けしなければならないので、製造に時間を要し、コストが高くなるという問題がある。
【００１２】
したがって、本発明は小型で、しかも比較的簡単に製造することができる多段倍電圧整流装置を提供することを主目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のコンデンサが、柱状に配列され直列接続されている第１のコンデンサコラムと、複数のコンデンサが、柱状に配列され直列接続されている第２のコンデンサコラムであって、上記第１のコンデンサコラムと離れて平行に配置されている第２のコンデンサコラムと、上記第１のコンデンサコラムと上記第２のコンデンサコラムとの組の一方の側に設けられている第１の配線基板と、上記第１のコンデンサコラムと上記第２のコンデンサコラムとの組の上記一方の側と反対側に設けられている第２の配線基板と、上記第１のコンデンサコラムのコンデンサを充電する高電圧ダイオードであって、両端が上記第１の配線基板に接続されている高電圧ダイオードを具備する第１の高電圧ダイオード群と、上記第２のコンデンサコラムのコンデンサを充電する高電圧ダイオードであって、両端が上記第２の配線基板に接続されている高電圧ダイオードを具備する第２の高電圧ダイオード群と、上記第１のコンデンサコラムのコンデンサの端子または上記第２のコンデンサコラムのコンデンサの端子と、上記第１の配線基板と、上記第２の配線基板とを接続する、中継導体と、上記中継導体に設けられている貫通孔と、上記貫通孔を介して、上記第１のコンデンサコラムの直列接続されたコンデンサの端子同士、または、上記第２のコンデンサコラムの直列接続されたコンデンサの端子同士を接続する接続部材とを有し、上記第１のコンデンサコラムと、上記第２のコンデンサコラムと、上記第１の高電圧ダイオード群と、上記第２の高電圧ダイオード群とによって、複数段の倍電圧構成とする多段倍電圧整流装置である。
【００３７】
【発明の実施の形態および実施例】
先ずこの発明の特徴は、複数のコンデンサを直列接続してなる直流側のコンデンサコラムと、複数のコンデンサを直列接続してなる交流側のコンデンサコラムとを挟んで、前記直流側のコンデンサコラムのコンデンサを充電する複数の高電圧ダイオードからなる第１の高電圧ダイオード群と、前記交流側のコンデンサコラムのコンデンサを充電する複数の高電圧ダイオードからなる第２の高電圧ダイオード群とを、前記コンデンサコラムの両側に平行になるように配置することによって、前記第１と第２の高電圧ダイオード群の間の沿面放電の危険性を無くすと共に、小さな電気絶縁距離で必要な電気絶縁を確保し、多段倍電圧装置を小型化するところにある。
【００３８】
図１は、本発明の１実施例である、プリント板にダイオードを搭載してなる４段構成の多段倍電圧整流装置１０を示し、これは図１６に示したダブル形のＣＷ回路構成のものであり、組立が比較的容易にできるものである。図１（Ａ）は多段倍電圧整流装置１０の上面からみた説明図であって、ダイオードを図示するのは省略してあり、図１（Ｂ）は正面から見た説明図であり、図１（Ｃ）は正面側のプリント板を外して正面から見た説明図である。
【００３９】
図１において、図１７で用いた記号と同じ記号は同じ名称の部材で、対応する配置関係にある部材を示すものとする。コンデンサＣ１〜Ｃ１２は円筒形状のモールド型コンデンサであり、双方の円形状面の中央から端子ＣＴ１、ＣＴ２が延びているものである。ダイオードＤ１〜Ｄ１６は高電圧ダイオードであり、それぞれ複数個の高電圧ダイオードを直列接続したものからなる。
【００４０】
４個のコンデンサＣ１〜Ｃ４は直列接続され、図面左側の交流側コンデンサコラムＡ１を構成する。４個のコンデンサＣ５〜Ｃ８は直列接続され、図面中央の直流側コンデンサコラムＤＣを構成する。４個のコンデンサＣ９〜Ｃ１２は直列接続され、図面右側の交流側コンデンサコラムＡ２を構成する。これら交流側コンデンサコラムＡ１、直流側コンデンサコラムＤ、交流側コンデンサコラムＡ２は互いに平行になるよう一直線上に配置される。以後、直流側コンデンサコラムを第１のコンデンサコラムと言い、交流側コンデンサコラムを第２のコンデンサコラムと言う
図１（Ａ）に示すように、前記コンデンサコラムの両側にそれらと離れた位置で、互いが平行となるように第１、第２のプリント基板群Ｐ１、Ｐ２が配置される。この多段倍電圧整流装置１０が４段構成であるので、第１、第２のプリント基板群Ｐ１、Ｐ２は、それぞれ４枚のプリント板Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、及びＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４からなる。４枚のプリント板Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、及びＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４は互いに一定距離だけ離れており、それぞれの平面が前記コンデンサコラムに沿うように配置されている。この実施例では、各プリント基板群のプリント板の枚数は各コンデンサコラムの段数と等しい。
【００４１】
第１のプリント基板群Ｐ１の４枚のプリント板Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４の平面には、前記第１のコンデンサコラムのコンデンサを充電するダイオードのアノード側を背中合わせに接続された一対の組の高電圧ダイオードが搭載されている。プリント板Ｐ１１にはダイオードＤ３とＤ４、プリント板Ｐ１２にはダイオードＤ７とＤ８、プリント板Ｐ１３にはダイオードＤ１１とＤ１２、プリント板Ｐ１４にはダイオードＤ１５とＤ１６が搭載されている。
【００４２】
また、第２のプリント基板群Ｐ２の４枚のプリント板Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４には、前記第２のコンデンサコラムのコンデンサを充電するダイオードのカソード側が向き合うように接続された一対の組の高電圧ダイオードが搭載されている。プリント板Ｐ２１にはダイオードＤ１とＤ２とが、プリント板Ｐ２２にはダイオードＤ５とＤ６とが、プリント板Ｐ２３にはダイオードＤ９とＤ１０とが、さらにプリント板Ｐ２４にはダイオードＤ１３とＤ１４とがそれぞれ搭載されている。
【００４３】
図２に示すように、第１のプリント基板群Ｐ１のプリント板Ｐ１１は一方の幅方向に接続用タブＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ３を有し、各接続用タブには貫通孔を有する環状の導電端子ａ１、ａ２、ａ３が形成されている。また、第１のプリント基板群Ｐ１のプリント板Ｐ１１に搭載されている高電圧のダイオードＤ３は複数個直列接続されたダイオードｄ１〜ｄｎからなり、高電圧のダイオードＤ４は複数個直列接続されたダイオードｄ１〜ｄｎからなる。
【００４４】
図示していないが、高電圧のダイオードＤ３のダイオードｄ１はプリント板Ｐ１１に形成された導電パターンを通して導電端子ａ１に接続され、ダイオードｄｎは導電端子ａ２に接続されている。図示していないが、同様に高電圧のダイオードＤ４のダイオードｄ１’はプリント板Ｐ１１に形成された導電パターンを通して導電端子ａ１に接続され、ダイオードｄｎ’は導電端子ａ３に接続されている。第１のプリント基板群Ｐ１の他のプリント板も同様な構造であるので、説明を省略する。
【００４５】
図３に、第２のプリント基板群Ｐ２のプリント板Ｐ２１を示す。プリント板Ｐ２１は、一方の幅方向の中央に接続用タブＴＢ１を有し、他方の幅方向の両端側に接続用タブＴＢ２、ＴＢ３を備える。各接続用タブには小孔を有する導電端子ｂ１、ｂ２、ｂ３が形成されている。また、第２のプリント基板群Ｐ２のプリント板Ｐ２１に搭載されている高電圧のダイオードＤ１は複数個直列接続されたダイオードｄ１〜ｄｎからなり、高電圧のダイオードＤ２は複数個直列接続されたダイオードｄ１’〜ｄｎ’からなる。
【００４６】
図示していないが、高電圧のダイオードＤ１のダイオードｄ１はプリント板Ｐ２１に形成された導電パターンを通して導電端子ｂ１に接続され、同様にしてダイオードｄｎは導電端子ｂ２に接続されている。図示していないが、同様に高電圧ダイオードＤ２のダイオードｄ１’はプリント板Ｐ１１に形成された導電パターンを通して導電端子ｂ１に接続され、同様にしてダイオードｄｎ’は導電端子ｂ３に接続されている。第２のプリント基板群Ｐ２の他のプリント板も同様な構造であるので、説明を省略する。
【００４７】
ここで、上記いずれのプリント板も、接続用タブを含む幅寸法がコンデンサの両端子間の寸法よりも小さくなければならない。
【００４８】
そして、交流電圧が印加される入力端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、直流高電圧が出力される出力端子Ｔ４にそれぞれ接続されるコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ８の端子を除いて、他のコンデンサの双方の端子は図４に示すような両端がＬ字状に折り曲げられた中継導体Ｅ１によって、第１と第２のプリント基板群Ｐ１、Ｐ２の対応するプリント板の導電端子ａ、ｂに接続される。また、入力端子Ｔ２、出力端子Ｔ４にそれぞれ接続されるコンデンサＣ５、Ｃ８の端子は、片側だけがＬ字状に折り曲げられた中継導体Ｅ２によって、第１のプリント基板群Ｐ１又は第２のプリント基板群Ｐ２の対応するプリント板の導電端子に接続される。なお、図１（Ａ）では最上位に位置する導電端子Ｅ１、Ｅ２を図示しているだけである。他の図面でも上面から見た図は同様である。
【００４９】
次に、図１ないし図５によってこの多段倍電圧整流整流装置１０の組立方法と詳細な構造について説明を加える。
【００５０】
図４に示すように、中継導体Ｅ１は両端がほぼ直角に折り曲げられ、直角に折り曲げられた部分にねじ孔ｅ１、ｅ２を有すると共に、中央に貫通孔ｅ３を有する。中継導体Ｅ２については具体的に図示していないが、中継導体Ｅ１の貫通孔ｅ３を残して片側を削除した構造のものである。
【００５１】
図５は、図１におけるコンデンサＣ１０とその両隣とを紙面の右側から部分的に見た図面である。コンデンサＣ９、Ｃ１０、Ｃ１１だけでなく、すべてのコンデンサはねじ孔ｃａ１、ｃａ２を有する一対の端子ＣＴ１、ＣＴ２を備える。また、螺合部材としての両ねじ接続部材Ｆはコンデンサのねじ孔ｃａ１、ｃａ２に螺合するねじ山を有する。
【００５２】
組立時には、先ず、コンデンサＣ９の端子ＣＴ１のねじ孔ｃａ１に両ねじ接続部材Ｆの一端側を螺合させる。次に、その両ねじ接続部材Ｆを中継導体Ｅ１の貫通孔ｅ３に通して、その反対側に突出したねじ山にコンデンサＣ１０の端子ＣＴ２のねじ孔ｃａ２を螺合させる。コンデンサＣ９とＣ１０を両ねじ接続部材Ｆを介して十分に螺合させることによって、双方のコンデンサの端子ＣＴ１、ＣＴ２で中継導体Ｅ１を固定すると共に、端子ＣＴ１とＣＴ２との間の接続、中継導体Ｅ１と端子ＣＴ１、ＣＴ２との間の接続を確実なものにする。
【００５３】
同様にして、コンデンサＣ１０とＣ１１とを両ねじ接続部材Ｆ、中継導体Ｅ１を介して十分に螺合させることによって、前述と同様に機械的固定と電気的接続とを確実なものにする。図示しないが、同様にコンデンサＣ１１とＣ１２とを両ねじ接続部材Ｆ、中継導体Ｅ１を介して十分に螺合させることによって、機械的固定と電気的接続とを確実なものにする。このようにして中継導体を備えるコンデンサコラムが一つでき上がる。
【００５４】
同様にして、それぞれの端子間に中継導体Ｅ１を備えるコンデンサＣ１〜Ｃ４からなるコンデンサコラムを組み立てる。コンデンサＣ５〜Ｃ８からなるコンデンサコラムの組み立てもほぼ同様であるが、コンデンサＣ５の端子が中継導体Ｅ２によってプリント板Ｐ２１の中央の接続用タブＴＢ１（図３）の導電端子ｂ１に接続され、コンデンサＣ８の端子が中継導体Ｅ２によってプリント板Ｐ１４の中央の接続用タブＴＡ１（図２）の導電端子ａ１に接続される点が異なる。このようにして中継導体を備えるコンデンサコラムを３個得る。
【００５５】
次に図５に示すように、第１のプリント基板群Ｐ１のプリント板Ｐ１２（ダイオードは図示していない）の接続用タブＴＡ３の導電端子ａ３を中継導体Ｅ１のねじ孔ｅ１に合わせて、金属材料からなるねじ接続部材Ｇを螺回することによって、中継導体Ｅ１が固定されると共に、ねじ接続部材Ｇによって導電端子ａ３と中継導体Ｅ１とが電気的に接続される。
【００５６】
このようにねじ接続部材Ｇを用いて、それぞれの中継導体Ｅ１、Ｅ２のねじ孔に、それぞれのプリント板Ｐ１１Ｐ〜１４の各接続用タブＴＡ１〜ＴＡ３の導電端子ａ１〜ａ３を接続することによって、図１（Ｂ）に示すように４枚のプリント板Ｐ１１Ｐ〜１４を同一平面上に配置し、固定することができる。ここで、図１（Ｂ）に示す１２個の黒点Ｈは、図５で示したねじ接続部材Ｇ又は接続点を示す。
【００５７】
次に同様にして、図１（Ｃ）に示すように、３個のコンデンサコラムを挟んで第１のプリント基板群Ｐ１と対向する第２のプリント基板群Ｐ２の４枚のプリント板Ｐ２１〜ｐ２４を、対応する中継導体Ｅ１、Ｅ２に固定すると共に接続する。図１（Ｃ）においても１２個の黒点Ｈは図５で示したねじ接続部材Ｇ又は接続点を示す。
【００５８】
以上説明したような構成にすることによって、図１６に示すようなダブル形（対称形）のＣＷ回路からなる立体構造の多段倍電圧整流装置１０を比較的容易に組み立てることができる。この構造によれば、１段目の高電圧のダイオードＤ１とＤ２、Ｄ３とＤ４が１段目の別々のプリント板に搭載され、２段目の高電圧のダイオードＤ５とＤ６、Ｄ７とＤ８が２段目の別々のプリント板に搭載されるというように、各段の高電圧のダイオードが各段のプリント板に搭載され、各段のプリント板同士は間隔が離れているので、隣り合う段の高電圧のダイオードの沿面は存在しなくなる。
【００５９】
つまり、コンデンサコラムの両側に高電圧のダイオードを配置し、各段の高電圧のダイオードが平行になるよう配置しているので、隣り合う高電圧のダイオードの沿面が存在しなくなると同時に、各段のダイオード間の電気的絶縁距離が等しくなるので、必要な電気絶縁を確保し易くなり、装置を小型化できる。
【００６０】
次に、図６によって本発明の他の１実施例である多段倍電圧整流装置２０について説明する。多段倍電圧整流装置２０は、図１８に示したシングル形のＣＷ回路を立体構造にしたものである。図６において、図１ないし図５で用いた記号と同一の記号は同じ名称の部材を示すものとする。図６（Ａ）は多段倍電圧整流装置２０の上面からみた説明図、図６（Ｂ）は正面から見た説明図、図６（Ｃ）は正面側のプリント板を外した状態で正面から見た説明図である。
【００６１】
基本的には図１に示した構造と同じであるので詳述しないが、コンデンサＣ１〜Ｃ４を直列接続した４段の第２のコンデンサコラム、コンデンサＣ５〜Ｃ８を直列接続した４段の第１のコンデンサコラムと、この実施例ではコンデンサコラムは２個である。これら２個のコンデンサコラムを挟んで対向配置される第１、第２のプリント基板群Ｐ１、Ｐ２をそれぞれ構成する４枚のプリント板Ｐ１１〜Ｐ１４、４枚のプリント板Ｐ２１〜Ｐ２４には、一方向の極性の高電圧のダイオードＤ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８、及びＤ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７がそれぞれ搭載されている。
【００６２】
図６において、例えば、ダイオードＤ１のカソードは不図示の中継導体Ｅ２を介してコンデンサＣ５の端子と入力端子Ｔ２とに接続され、そのアノードは不図示の中継導体Ｅ１によってコンデンサＣ１とＣ２の端子、更にダイオードＤ２のカソードに接続される。そして、ダイオードＤ２のアノードは不図示の中継導体Ｅ１によってコンデンサＣ５とＣ６の端子、更にダイオードＤ３のカソードに接続される。さらに、ダイオードＤ３のアノードはコンデンサＣ２とＣ３の端子、更にダイオードＤ４のカソードに接続される。同様に順次接続され、最後にダイオードＤ８のアノードが中継導体Ｅ２を通してコンデンサＣ８の一方の端子と出力端子Ｔ４とに接続される。
【００６３】
なお、プリント板Ｐ１１〜Ｐ１４、Ｐ２１〜Ｐ２４は、図１に示したものに比べて、接続用タブや接続端子の役割を兼ねる導電端子が３個から２個になる点が異なるが、中継導体、ねじ接続部材、両ねじ部材は前述と同様な形状の中継導体Ｅ１、Ｅ２、ねじ接続部材Ｇ、両ねじ接続部材Ｆを用いることができる。
【００６４】
以上説明したＣＷ回路の他にいろいろな変形回路が存在し、それら変形のＣＷ回路にも本発明を適用することができるので、それら変形の回路例を挙げ、簡単に説明する。
【００６５】
図７（Ａ）は４段のバランス形（平衡形）のＣＷ回路を示し、図７（Ｂ）は４段の変形バランス形（変形平衡形）のＣＷ回路を示す。図７において、図１５で用いた記号と同一の記号は同じ名称の部材を示すものとする。なお、Ｒ１、Ｒ２は抵抗である。
【００６６】
図７（Ａ）のバランス形（平衡形）のＣＷ回路も図７（Ｂ）の変形バランス形（変形平衡形）のＣＷ回路も、一方のコンデンサコラムを構成するコンデンサＣ１〜Ｃ４の直列個数、他方のコンデンサコラムを構成するコンデンサＣ５〜Ｃ８の個数は等しい。
【００６７】
図８によって、図７（Ａ）のバランス形（平衡形）のＣＷ回路からなる多段倍電圧整流装置３０について説明する。図８（Ａ）は多段倍電圧整流装置２０の上面からみた説明図、図８（Ｂ）は正面から見た説明図、図８（Ｃ）は正面側のプリント板を外して正面から見た説明図である。図１で用いた記号と同一の記号は同じ名称の部材を示すものとする。
【００６８】
図７（Ａ）のバランス形（平衡形）のＣＷ回路では抵抗Ｒ１とＲ２とを除けば、ダイオードＤ１〜Ｄ８は４段２組のダイオードに分けられるから、図８に示すように前記多段倍電圧整流装置２０と類似した構造となる。ただし、図６とは違って、第１のプリント基板群Ｐ１の各プリント板Ｐ１１〜Ｐ１４は、第２のプリント基板群Ｐ２の各プリント板Ｐ２１〜Ｐ２４の形状と同じであって、それを紙面水平方向に１８０度回転させたものとなる。そして、ダイオードＤ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７は第２のプリント基板群Ｐ２の各プリント板Ｐ２１〜Ｐ２４にそれぞれ搭載され、ダイオードＤ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８は第１のプリント基板群Ｐ１の各プリント板Ｐ１１〜Ｐ１４にそれぞれ搭載される。したがって、ダイオードＤ２のアノードは入力端子Ｔ１に接続され、ダイオードＤ１のアノードは入力端子Ｔ２に接続される。
【００６９】
そして、抵抗Ｒ１、Ｒ２を適当な大きさと導電パターンをもつ短冊状のプリント基板Ｐ３に搭載し、そのプリント基板Ｐ３を最上段に位置するコンデンサＣ４、Ｃ８の上面に載せ、コンデンサＣ４、Ｃ８の上側端子に前述と同様に接続すると共に固定し、抵抗Ｒ１とＲ２との接続点を出力端子Ｔ４とすればよい。
【００７０】
図７（Ｂ）の変形バランス形（変形平衡形）のＣＷ回路も図８のものと同様になり、抵抗Ｒ１とＲ２に代えて高電圧のダイオードＤ９、Ｄ１０を接続すればよい。
【００７１】
次に、図９は図１６に示したダブル形（対称形）のＣＷ回路の変形例で、ダブルリバース形（対称リバース形）と称されるＣＷ回路であり、第１のコンデンサコラムがコンデンサＣ４〜Ｃ７の４個を直列接続したものからなるのに対して、第２のコンデンサコラムを構成する二つのコンデンサコラムは３個のコンデンサＣ１〜Ｃ３、コンデンサＣ８〜Ｃ１０からなり、１段分少ない。
【００７２】
この構造は基本的には図１に示した多段倍電圧整流装置１０と類似している。具体的には図１０に示すようになる。図１０（Ａ）は多段倍電圧整流装置４０の上面からみた説明図、図１０（Ｂ）は正面から見た説明図、図１０（Ｃ）は正面側のプリント板を外して正面から見た説明図である。図１０において、図１で用いた記号と同じ記号のものは同一名称の部材を示すものとする。
【００７３】
この多段倍電圧整流装置４０は、図１に示した多段倍電圧整流装置１０と比べると、第１のプリント基板群Ｐ１が同じ形状の３枚のプリント板Ｐ１１〜Ｐ１３からなり、また、第２のプリント基板群Ｐ２がそれを上下に逆さにした同じ形状の４枚のプリント板Ｐ２１〜Ｐ２４からなるところが違う。他は図１と同じ構造であるので、説明を省略する。第２のプリント基板群Ｐ２の４枚目のプリント板Ｐ２４は、他のものと同様に３箇所で固定されているので、機械的な堅牢性の問題は生じない。
【００７４】
次に、図１１は図１８に示したシングル形のＣＷ回路の変形例で、シングル・リバース形と称されるＣＷ回路であり、４段構造の場合、一方の入力端子Ｔ１と出力端子Ｔ４との間に接続された第１のコンデンサコラムが、コンデンサＣ１〜Ｃ４を４個直列接続したものからなるのに対して、第２のコンデンサコラムは３個のコンデンサＣ５〜Ｃ７からなる。
【００７５】
このシングル・リバース形のＣＷ回路からなる多段倍電圧整流装置５０は、図６に示した多段倍電圧整流装置２０とほぼ同様な構造である。具体的には図１２に示すようになる。図１２（Ａ）は多段倍電圧整流装置２０の上面からみた説明図、図１２（Ｂ）は正面から見た説明図、図１２（Ｃ）は正面側のプリント板を外して正面から見た説明図である。図１２において、図１で用いた記号と同じ記号のものは同一名称の部材を示すものとする。
【００７６】
多段倍電圧整流装置２０と比べて、第１と第２のコンデンサコラムのコンデンサの直列接続個数が違うことと、第１のプリント基板群Ｐ１のプリント板が１枚少ないこと、ダイオードの向きが違うという点で異なる以外は同じであるので、説明を省略する。
【００７７】
次に図１３は、クワッド形（４逓倍形）として知られているＣＷ回路の変形回路であり、図のようにコンデンサＣ１〜Ｃ１２とダイオードＤ１〜Ｄ１２とを組み合わせて接続したものである。
【００７８】
図１４によって、クワッド形（４逓倍形）のＣＷ回路からなる多段倍電圧整流装置６０の構造について説明する。図１４（Ａ）は多段倍電圧整流装置５０の上面からみた説明図、図１４（Ｂ）は正面から見た説明図、図１４（Ｃ）は正面側のプリント板を外して正面から見た説明図である。図１４において、図１で用いた記号と同一の記号は同じ名称の部材を示すものとする。
【００７９】
第１のプリント基板群Ｐ１は、図２に示したプリント板の中央の接続用タブを除去した形状の二つの接続用タブを有する４枚のプリント板Ｐ１１〜Ｐ１４からなり、また、第２のプリント基板群Ｐ２は図３に示したような形状の４枚のプリント板Ｐ２１〜Ｐ２４からなる。プリント板１１〜Ｐ１４のそれぞれにダイオードＤ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８が図示極性で搭載され、これらは中央に配置されるコンデンサコラムのコンデンサの端子には接続されない。
【００８０】
第２のプリント基板群Ｐ２の１段目のプリント板Ｐ２１だけは、図示のように１組のダイオードＤ１だけが接続され、他のプリント板Ｐ２２〜Ｐ２４には同じ向きに直列接続された２組のダイオードＤ３とＤ４、Ｄ６とＤ７、Ｄ９とＤ１０それぞれ搭載されている。
【００８１】
そして最上段のダイオードＤ１２は、図８に示したのと同様な短冊状のプリント基板Ｐ３に搭載され、最上段に位置するコンデンサＣ８とＣ１２の上側端子に接続される。コンデンサＣ８とＣ１２の上側端子は、前述したようにねじ山の形成されたネジ孔を有するので、金属製のねじなどによってプリント基板Ｐ３をコンデンサＣ８とＣ１２の上側端子に容易に固定できると同時に、電気的接続も行うことができる。なお、プリント板Ｐ２１は図１４（Ｃ）において、中央の接続タブよりも右側が削除されていてもよい。
【００８２】
以上述べたように、この発明によれば２又は３個の接続用タブを具備するプリント板にダイオードをそれぞれ搭載し、これらとコンデンサとを組み合わせる構造にすることによって、比較的に容易に小型の多段倍電圧整流装置を得ることができる。
【００８３】
なお、以上の実施例ではいずれも４段構成の多段倍電圧整流装置について述べたが、それ以外の段数、例えば３段、あるいは５段、又は７段などであっても勿論よく、同様に構成することができる。また、プリント板の両面にダイオードを搭載してもよく、抵抗など他の必要な部品を一緒に搭載してもよい。図３に示した形状のプリント板は、接続用タブを頂点とする緩やかなＶ字状の形状のものであってもよく、この場合にはプリント板間の間隔を狭くでき、更なる小型化に役立つ。さらにまた、プリント板は必ずしも接続用タブを有する必要がなく、プリント板の幅寸法がコンデンサの両端子間の寸法よりも小さければ、隣り合うプリント板間は間隔が空くので、接続用タブの無い短冊状のものでもよい。
【００８４】
以上の実施例ではいずれもプリント板にダイオードを搭載したが、プリント板を用いずにダイオードを直接中継導体に接続する実施例について図１５により説明する。この実施例は図１に示した多段倍電圧整流装置１０に対応するダブル形のＣＷ回路構成のものであり、図１で用いた記号と同一の記号は同じ名称の部材を示すものとする。
【００８５】
この実施例の多段倍電圧整流装置７０でも、高電圧ダイオードＤ１〜Ｄ１６の電気的な接続関係は図１に示した多段倍電圧整流装置１０と同じである。第１の（直流側の）コンデンサコラムのコンデンサを充電する高電圧ダイオードＤ３、Ｄ４、Ｄ７、Ｄ８、Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１５、Ｄ１６は中央のコンデンサコラムのコンデンサの端子と両側のコンデンサコラムのコンデンサの端子との間を水平に配置され、接続される。他方、第２の（交流側の）コンデンサコラムのコンデンサを充電する高電圧ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ９、Ｄ１０、Ｄ１３、Ｄ１４は中央のコンデンサコラムのコンデンサの下の端子と両側のコンデンサコラムのコンデンサの上側端子との間に接続されるので、最短で接続しようとすると、斜めの配置になる。
【００８６】
しかし、いずれの各段の高電圧ダイオードは互いに平行となる配置であるので、それらの間の電気絶縁距離は同じであり、各段の高電圧ダイオード間は必要最小限度の距離で必要な電気絶縁を確保することができる。また、この実施例においても、第１の（直流側の）コンデンサコラムのコンデンサを充電する高電圧ダイオードと第２の（交流側の）コンデンサコラムのコンデンサを充電する高電圧ダイオードとは、前記実施例と同様にコンデンサコラムを挟んで配置されているので、それらの電気絶縁距離は十分に確保され、沿面放電の問題も無い。
【００８７】
ここで、高電圧ダイオードＤ１〜Ｄ１６は複数の整流素子を積層してなる高電圧のダイオードを樹脂モールドしてなる高電圧ダイオード、あるいは更にその高電圧のダイオードを複数直列接続して樹脂モールドしてなる細長い高電圧ダイオードであることが好ましく、図示していないが、その両端子に一般的な圧着端子が取り付けられているものが好都合である。そして、両端子の圧着端子間の長さは中継端子Ｅ１とＥ２との間隔に等しくなるように選定されており、前記圧着端子を図４に示した中継端子Ｅ１とＥ２のねじ孔（ｅ１、ｅ２）に容易に取り付けることができるようになっている。その取り付けは、ねじとナット、あるいはハンダ付け、又はそれらの組み合わせなど、通常の方法によって行われる。
【００８８】
図６、図８、図１０、図１２、図１４に示した多段倍電圧整流装置に相当するものも同様に、直接中継導体に前述のような高電圧ダイオードを接続すればよい。また、図１４で、ダイオードＤ１２はプリント基板Ｐ３に搭載しても良いし、前述のような高電圧ダイオードを用いて直接、コンデンサＣ８、Ｃ１２の上側端子に接続しても良い。図１４で、高電圧ダイオードＤ２、Ｄ５、Ｄ８、Ｄ１１については、他のものに比べて双方の端子を長くして両側に位置する第２のコンデンサコラムのコンデンサの端子間の距離に等しくし、例えばコンデンサＣ４とＣ１２の上側端子に直接接続できるようにする。
【００８９】
なお、コンデンサの一対の端子は、いずれか一方が雄ねじで、他方の端子がそれと螺合する雌ねじとなっているものでもよい。この場合には、図５に示した両ねじ接続部材Ｆが不要になり、組立も容易になる。また、コンデンサの一対の端子の外側にねじ山が形成されており、ナットに螺合することによって、隣り合うコンデンサの端子同士が接続される構造でも勿論よい。
【００９０】
【発明の効果】
本発明によれば、小型で、しかも比較的簡単に製造することができる多段倍電圧整流装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例である多段倍電圧整流装置１０の構造を示す図である。
【図２】本発明に用いられるプリント板の１例を示す図である。
【図３】本発明に用いられるプリント板の他の１例を示す図である。
【図４】本発明に用いられる中継導体の１例を示す図である。
【図５】本発明の１実施例である多段倍電圧整流装置１０の部分的な構造を示す図である。
【図６】本発明の他の１実施例である多段倍電圧整流装置２０の構造を示す図である。
【図７】ＣＷ回路の変形例であるバランス形の回路構成を示す図である。
【図８】図７のバランス形ＣＷ回路からなる多段倍電圧整流装置３０の構造を示す図である。
【図９】ダブル形（対称形）のＣＷ回路の回路構成を示す図である。
【図１０】図９のダブル形ＣＷ回路からなる多段倍電圧整流装置４０の構造を示す図である。
【図１１】シングル形のＣＷ回路の変形であるシングル・リバース形の回路構成を示す図である。
【図１２】図１１のシングル・リバース形のＣＷ回路からなる多段倍電圧整流装置５０の構造を示す図である。
【図１３】ＣＷ回路の変形例であるクワッド形（４逓倍形）の回路構成を示す図である。
【図１４】図１３のクワッド形のＣＷ回路からなる多段倍電圧整流装置６０の構造を示す図である。
【図１５】本発明の１実施例である多段倍電圧整流装置７０の構造を示す図である。
【図１６】一般的なダブル形（対称形）のＣＷ回路の回路構成を示す図である。
【図１７】図１６のダブル形のＣＷ回路からなる従来の多段倍電圧整流装置１００の構造を示す図である。
【図１８】一般的なシングル形のＣＷ回路の回路構成を示す図である。
【図１９】図１８のシングル形のＣＷ回路からなる従来の多段倍電圧整流装置２００の構造を示す図である。
【符号の説明】
１０…ダブル形（対称形）の多段倍電圧整流装置、
２０…シングル形の多段倍電圧整流装置、
３０…バランス形（平衡形）の多段倍電圧整流装置、
４０…ダブル・リバース形（対称リバース形）の多段倍電圧整流装置、
５０…シングル・リバース形の多段倍電圧整流装置、
６０…クワッド形（４逓倍形）の多段倍電圧整流装置、
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３…入力端子、
Ｔ４…出力端子、
Ｃ１〜Ｃ１２…コンデンサ、
Ｄ１〜Ｄ１６…ダイオード、
Ｐ１…第１のプリント基板群、
Ｐ２…第２のプリント基板群、
Ｐ３…プリント基板、
Ｐ１１〜Ｐ１４、Ｐ２１〜Ｐ２４…プリント板、
Ｅ１、Ｅ２…中継導体、
ＤＣ…第１のコンデンサコラム、
Ａ１、Ａ２…第２のコンデンサコラム、
ＴＡ１〜ＴＡ３…接続用タブ、
ＴＢ１〜ＴＢ３…接続用タブ、
ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３…導電端子、
Ｆ…両ねじ接続部材、
Ｇ…ねじ接続部材。

Claims

複数のコンデンサが、柱状に配列され直列接続されている第１のコンデンサコラムと；
複数のコンデンサが、柱状に配列され直列接続されている第２のコンデンサコラムであって、上記第１のコンデンサコラムと離れて平行に配置されている第２のコンデンサコラムと；
上記第１のコンデンサコラムと上記第２のコンデンサコラムとの組の一方の側に設けられている第１の配線基板と；
上記第１のコンデンサコラムと上記第２のコンデンサコラムとの組の上記一方の側と反対側に設けられている第２の配線基板と；
上記第１のコンデンサコラムのコンデンサを充電する高電圧ダイオードであって、両端が上記第１の配線基板に接続されている高電圧ダイオードを具備する第１の高電圧ダイオード群と；
上記第２のコンデンサコラムのコンデンサを充電する高電圧ダイオードであって、両端が上記第２の配線基板に接続されている高電圧ダイオードを具備する第２の高電圧ダイオード群と；
上記第１のコンデンサコラムのコンデンサの端子または上記第２のコンデンサコラムのコンデンサの端子と、上記第１の配線基板と、上記第２の配線基板とを接続する、中継導体と；
上記中継導体に設けられている貫通孔と；
上記貫通孔を介して、上記第１のコンデンサコラムの直列接続されたコンデンサの端子同士、または、上記第２のコンデンサコラムの直列接続されたコンデンサの端子同士を接続する接続部材と；
を有し、上記第１のコンデンサコラムと、上記第２のコンデンサコラムと、上記第１の高電圧ダイオード群と、上記第２の高電圧ダイオード群とによって、複数段の倍電圧構成とすることを特徴とする多段倍電圧整流装置。
請求項１において、
上記第１のコンデンサコラムは、安定電位に接続される入力端子と出力端子との間に接続され、
上記第２のコンデンサコラムは、同一段数を構成するコンデンサが直列接続された二つのコンデンサコラムＡ、Ｂからなり、
該コンデンサコラムＡ、Ｂは、上記第１のコンデンサコラムを挟んで両側に配置され、
上記第１のコンデンサコラムは、上記コンデンサコラムＡ又はＢと同一段数、又はそれよりも１段多い構成であり、
上記第１の高電圧ダイオード群の上記高電圧ダイオード又は上記第１のプリント基板群の上記プリント板は、上記第１のコンデンサコラムの段数と同じ個数備えられ、
上記第２の高電圧ダイオード群の上記高電圧ダイオード又は上記第２のプリント基板群の上記プリント板は、上記コンデンサコラムＡ又はＢの段数と同じ個数備えられることを特徴とする多段倍電圧整流装置。
請求項１において、
上記第１のコンデンサコラムは、安定電位に接続される入力端子と出力端子との間に接続され、上記第１のコンデンサコラムは上記第２のコンデンサコラムと同一段数、又はそれよりも１段多い構成であり、
上記第１の高電圧ダイオード群の上記高電圧ダイオード又は上記第１のプリント基板群の上記プリント板は、上記第１のコンデンサコラムの段数と同じ個数備えられ、
上記第２の高電圧ダイオード群の上記高電圧ダイオード又は上記第２のプリント基板群の上記プリント板は、上記第２のコンデンサコラムの段数と同じ個数備えられることを特徴とする多段倍電圧整流装置。
請求項１において、
上記第１のコンデンサコラムは、上記第２のコンデンサコラムと同一段数備えられ、
上記第１、第２の高電圧ダイオード群の上記高電圧ダイオード又は上記第１、第２のプリント基板群の上記プリント板は同一個数備えられると共に、上記第１又は第２のコンデンサコラムの段数と同じ数備えられ、
これら第１又は第２のコンデンサコラムの最上段のコンデンサの上に電子部品を搭載してなることを特徴とする多段倍電圧整流装置。
請求項１において、
上記第１のコンデンサコラムは、安定電位に接続される入力端子と出力端子との間に接続され、
上記第２のコンデンサコラムは、同一段数を構成するコンデンサが直列接続された二つのコンデンサコラムＡ、Ｂからなり、該コンデンサコラムＡ、Ｂは上記第１のコンデンサコラムを挟んで両側に配置され、
上記第１のコンデンサコラムは、上記コンデンサコラムＡ又はＢと同一段数備えられ、
上記第１、第２の高電圧ダイオード群の上記高電圧ダイオード又は上記第１、第２のプリント基板群の上記プリント板は、上記第１のコンデンサコラム又はコンデンサコラムＡ、Ｂの段数と同じ数備えられ、
上記コンデンサコラムの最上段のコンデンサの上にダイオードを備えていることを特徴とする多段倍電圧整流装置。
請求項１または請求項２において、
上記第１の高電圧ダイオード群の上記高電圧ダイオード又は上記第１のプリント基板群の上記プリント板に搭載された上記ダイオードは、アノード側を背中合わせに接続されており、
また、上記第２の高電圧ダイオード群の上記高電圧ダイオード又は上記第２のプリント基板群の上記プリント板に搭載された上記ダイオードは、カソード側が向き合って接続されていることを特徴とする多段倍電圧整流装置。
請求項１、請求項３、請求項５のいずれか１項において、
上記第１、第２の高電圧ダイオード群の上記高電圧ダイオード又は上記第１、第２のプリント基板群の上記プリント板に搭載された上記ダイオードは、それぞれ一方向を向いていることを特徴とする多段倍電圧整流装置。
請求項１または請求項５において、
上記第１の高電圧ダイオード群の上記高電圧ダイオード又は上記第１のプリント基板群の上記プリント板にそれぞれ搭載された上記ダイオードは、一方向を向いている１組の高電圧ダイオードであり、
上記第２の高電圧ダイオード群の上記高電圧ダイオード又は第２のプリント基板群の１段目の上記プリント板に搭載された上記ダイオードは、一方向を向いている１組の高電圧ダイオードであり、
２段目以上の上記プリント板に搭載された上記ダイオード又は上記高電圧ダイオードは、一方向を向いている一対の組の高電圧ダイオードであることを特徴とする多段倍電圧整流装置。
複数のコンデンサを、柱状に配列し、直列接続し、第１のコンデンサコラムを形成する工程と；
複数のコンデンサを、柱状に配列し、直列接続し、第２のコンデンサコラムを形成し、上記第１のコンデンサコラムと離れて平行に第２のコンデンサコラムを配置する工程と；
上記第１のコンデンサコラムと上記第２のコンデンサコラムとの組の一方の側に、第１の配線基板を設ける工程と；
上記第１のコンデンサコラムと上記第２のコンデンサコラムとの組の上記一方の側と反対側に第２の配線基板を設ける工程と；
上記第１のコンデンサコラムのコンデンサを充電する高電圧ダイオードであって、
両端が上記第１の配線基板に接続されている高電圧ダイオードを具備する第１の高電圧ダイオード群を設ける工程と；
上記第２のコンデンサコラムのコンデンサを充電する高電圧ダイオードであって、
両端が上記第２の配線基板に接続されている高電圧ダイオードを具備する第２の高電圧ダイオード群を設ける工程と；
上記第１のコンデンサコラムのコンデンサの端子または上記第２のコンデンサコラムのコンデンサの端子と、上記第１の配線基板と、上記第２の配線基板とを中継導体で接続する工程と；
上記中継導体に設けられている貫通孔を介して、上記第１のコンデンサコラムの直列接続されたコンデンサの端子同士、または、上記第２のコンデンサコラムの直列接続されたコンデンサの端子同士を、接続部材によって接続する工程と；
を有し、上記第１のコンデンサコラムと、上記第２のコンデンサコラムと、上記第１の高電圧ダイオード群と、上記第２の高電圧ダイオード群とによって、複数段の倍電圧構成とすることを特徴とする多段倍電圧整流装置の製造方法。