JP3999917B2 - クライストロン電源装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、クライストロン電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のクライストン電源としては、例えば図7に示すような回路構成のものがある。
【0003】
図7において、1は交流電源であり、この交流電源に交流を直流に変換する整流器2が接続され、この整流器2の直流出力端に直流出力電圧リップルを低減するためのパッシブフィルタ3及びクライストロン4が接続されている。クライストロン4のアノードにはアノード電源8が接続されている。
【0004】
また、整流器2の直流出力端にクローバ回路6が接続されている。このクローバ回路6は、クライストロン内部の真空度悪化等による絶縁不良により、クライストロンに短絡が起きたとき、短絡電流をバイパスしてクライストロン4を保護する目的で設けられている。
【0005】
さらに、整流器2の出力回路の負荷側線路には短絡検出器5が設けられ、この短絡検出器5によりクライストロン4の短絡が検出されるとその短絡検出信号S1がクローバ制御装置7に入力される。
【0006】
このクローバ制御装置7は、短絡検出信号S1を受けるとクローバ回路6にオン信号S2を送信してクローバ回路6をオン制御するものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のクライストロン電源装置において、クライストロンを短絡電源から保護する目的で設けられたクローバ回路6は、もともと動作し易く、通常運転時にもしばしば誤動作する。このため、クライストロンの運転停止が頻繁に発生し、運転効率を悪くしてしまうという問題があった。
【0008】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、クライストロンの短絡を防ぐ回路構成にすることでクローバ回路を必要としないクライストロン電源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】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段によりクライストロン電源装置を構成するものである。
【0011】
請求項1に対応する発明は、交流電源の出力端に接続され、交流を直流に変換してクライストロンに供給する整流器と、前記クライストロンと並列に接続されたコンデンサからなるパッシブフィルタと、前記整流器の直流出力電路間の電圧を分圧し、その分圧電圧を前記クライストロンにアノード電圧として供給する分圧回路と、この分圧回路に設けられた半導体スイッチと、前記分圧回路のアノード電圧供給系に設けられ、前記クライストロンのカソードとアノードとの間の短絡時に流れる短絡電流を検出する短絡検出器と、この短絡検出器により短絡電流が検出されると前記半導体スイッチにオフ指令を与える電源制御手段とを備える。
【0015】
従って、上記請求項1に対応する発明のクライストロン電源装置によれば、クローバ回路を用いることなく、低コストで運転効率の高いシステムを実現することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0017】
図1は、本発明によるクライストロン電源装置の第1の実施の形態を示す回路構成図で、図7と同一部品には同一符号を付して説明する。
【0018】
図1において、1は交流電源で、この交流電源1の出力端を整流器2の交流入力端に接続し、この整流器2の直流出力端をクライストロン4に接続する。また、クライストロン4に並列にコンデンサからなるパッシブフィルタ3を接続する。
【0019】
このクライストロン4のアノード電極にはアノード電源8を接続すると共に、この回路系に短絡検出器5を設ける。
【0020】
この短絡検出器5はクライストロンのカソードとアノードとの間に短絡が発生したときの短絡電流を検出するもので、その検出信号S1はアノード電源制御装置9に入力される。このアノード電源制御装置9は短絡検出器5から短絡検出信号が入力されると、アノード電源8に対してオフ信号S3を与えるものである。
【0021】
このように構成されたクライストロン電源装置における作用を説明する前に、クライストロンの短絡の機構について図2を用いて説明をしておく。
【0022】
図2において、10はカソード、11はアノード、12はボディである。クライストロンの短絡は次のように説明される。
【0023】
(過程1)カソード10とアノード11の間で短絡する。
【0024】
(過程2)アノード11がカソード10と同電位になる。
【0025】
(過程3)アノード11とボディ12の間の電位差が大きくなり、アノード11とボディ12の間で短絡する。
【0026】
(過程4)結局アノード11を介しカソード10とボディ12の間で短絡することになるが、ボディ12はグランドに落ちているため、図1のパッシブフィルタ3に蓄積されていたエネルギーがクライストロン4に流入し、クライストロン4を破壊に至らしめる。
【0027】
上記短絡の機構で明らかなように、まずクライストロン4のカソード10とアノード11との間の短絡が引き金になっていることがわかる。従って、クライストロン4のカソード10とアノード11の間の短絡を防ぐことを考えればよい。
【0028】
さて、本実施の形態の作用について説明するに、クライストロン4のカソードとアノードとの間で短絡が発生すると(上述の過程1)、アノード電源回路系に設けられた短絡検出器5によって短絡が検出され、その短絡検出信号S1がアノード電源制御装置9に送られる。すると、このアノード電源制御装置9ではアノード電源8にオフ信号S3を送り、アノード電源8をオフさせる。
【0029】
このように第1の実施の形態では、クライストロン4のアノードとカソードとの間で短絡が発生したとしても、アノード電源8を切ってアノード電位を瞬時に下げることができるので、それに引き続いて発生するはずのアノードとボディとの間の短絡、及びカソードとボディとの間の短絡を防ぐことができる。
【0030】
その結果、クローバ回路がなくても、パッシブフィルタに蓄積されているエネルギーがクライストロン4に流入し、クライストロン4にダメージを与えるという事態の発生をなくすことができる。
【0031】
従って、クローバ回路のない、低コストで運転効率の高いシステムを実現することができる。
【0032】
図3は、本発明によるクライストロン電源装置の第2の実施の形態を示す回路構成図で、図1と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【0033】
第2の実施の形態では、図3に示すように整流器2の直流出力電路間に2個の分圧抵抗13a,13bを設け、その分圧点をクライストロン4のアノード極に接続して分圧電圧を与える分圧回路を構成する。また、分圧点とクライストロン4のアノード極とを結ぶ電路に短絡検出器5を設けると共に、例えばFETからなる半導体スイッチ14aを設け、さらに分圧抵抗13bのグランド側電路にも半導体スイッチ14bを設け、短絡検出器5により短絡電流が検出されるとその検出信号S1を電源制御装置15に入力し、この電源制御装置15より半導体スイッチ14a,14bにオフ指令を与えるようにしたものである。
【0034】
このような構成のクライストロン電源装置において、いまクライストロン4のカソードとアノードとの間に短絡が発生すると、短絡検出器5により短絡電流が検出され、その短絡検出信号S1が電源制御装置15に送られる。すると、この電源制御装置15は半導体スイッチ14a,14bにオフ指令を与え、分圧抵抗13a,13bによる分圧点とクライストロン4のアノードとを結ぶ電路をしゃ断する。
【0035】
このように第2の実施の形態では、クライストロン4のアノードとカソードとの間で短絡が発生したとしても、半導体スイッチ14a,14bを開放してアノード電位を瞬時に下げることができるので、それに引き続いて発生するはずのアノードとボディとの間の短絡、及びカソードとボディとの間の短絡を防ぐことができる。
【0036】
その結果、クローバ回路がなくても、パッシブフィルタに蓄積されているエネルギーがクライストロン4に流入し、クライストロン4にダメージを与えるという事態の発生をなくすことができる。
【0037】
従って、クローバ回路のない、低コストで運転効率の高いシステムを実現することができる。なお、半導体スイッチ14a,14bはどちらか一方を設置するだけでもよい。
【0038】
図4は、本発明によるクライストロン電源装置の第3の実施の形態を示す回路構成図で、図1と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【0039】
第3の実施の形態においては、図4に示すようにクライストロン4の管内に真空度を監視する真空度モニタ16を設置し、この真空度モニタ16により管内の真空度が所定値以下に低下したことを検知するとアノード電源制御装置9に真空度異常信号S4を入力して、アノード電源制御装置9よりアノード電源8にオフ信号S3を与えるようにしたものである。
【0040】
ここで、クライストロン4のアノードとカソードとの間で短絡が発生すると、ライストロン4の管内の真空度が急激に悪化することが知られている。
【0041】
そこで、クライストロン4の管内に設けられた真空度モニタ16により真空度が所定値以上に上昇したことを検知すれば、カソードとアノードとの間に短絡が発生したことが検出できる。
【0042】
このように構成のクライストロン電源装置において、いまクライストロン4のカソードとアノードとの間に短絡が発生すると、管内の真空度が悪化したことを真空度モニタ16により監視し、真空度が所定値以上に上昇するとアノード電源制御装置9に真空度異常信号S4を入力する。すると、このアノード電源制御装置9はアノード電源8にオフ信号S3を与え、アノード電源8をオフする。
【0043】
このように第3の実施の形態によれば、クライストロン4のアノードとカソードとの間で短絡が発生したとしても、アノード電源8をオフしてアノード電位を瞬時に下げることができるので、それに引き続いて発生するはずのアノードとボディとの間の短絡、及びカソードとボディとの間の短絡を防ぐことができる。
【0044】
その結果、クローバ回路がなくても、パッシブフィルタに蓄積されているエネルギーがクライストロン4に流入し、クライストロン4にダメージを与えるという事態の発生をなくすことができる。
【0045】
従って、クローバ回路のない、低コストで運転効率の高いシステムを実現することができる。
【0046】
図5は本実施例によるクライストロン電源装置の第4の実施の形態を示す回路構成図で、図1と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点について述べる。
【0047】
第4の実施の形態においては、図5に示すようにクライストロン4の管内にカソードとアノードとの間の短絡時の発光を検出する光センサー17を設け、この光センサー17により検出された発光信号S5をアノード電源制御装置9に入力して、アノード電源制御装置9よりアノード電源8にオフ信号S3を与えるようにしたものである。
【0048】
このような構成のクライストロン電源装置において、いまクライストロン4のカソードとアノードとの間に短絡が発生すると、そのときの管内の発光を光センサー17により検出し、その発光信号S5をアノード電源制御装置9に入力する。すると、このアノード電源制御装置9はアノード電源8にオフ信号S3を与え、アノード電源8をオフする。
【0049】
このような構成のクライストロン電源装置において、いまクライストロン4のカソードとアノードとの間に短絡が発生すると、そのときの管内の発光を光センサー17により検出し、その発光信号S5をアノード電源制御装置9に入力する。すると、このアノード電源制御装置9はアノード電源8にオフ信号S3を与え、アノード電源8をオフする。
【0050】
このように第4の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0051】
図6は本発明によるクライストロン電源装置の第5の実施の形態を示す回路構成図で、図1と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【0052】
第5の実施の形態においては、図6に示すようにクライストロン4の管内にカソードとアノードとの間に短絡が発生した際のビームの乱れを検出するビームモニタ18を設け、このビームモニタ18により検出されたビーム異常信号S6をアノード電源制御装置9に入力して、アノード電源制御装置9よりアノード電源8にオフ信号S3を与えるようにしたものである。
【0053】
このように第5の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0054】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、クライストロンの短絡を防ぐ回路構成にしたので、クローバ回路を必要とせず低コスト運転効率の高いクライストロン電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるクライストロン電源装置の第1の実施の形態を示す回路構成図。
【図2】クライストロンの短絡機構を説明するための図。
【図3】本発明によるクライストロン電源装置の第2の実施の形態を示す回路構成図。
【図4】本発明によるクライストロン電源装置の第3の実施の形態を示す回路構成図。
【図5】本発明によるクライストロン電源装置の第4の実施の形態を示す回路構成図。。
【図6】本発明によるクライストロン電源装置の第5の実施の形態を示す回路構成図。
【図7】従来のクライストロン電源装置を示す回路構成図。
【符号の説明】
1……交流電源
2……整流器
3……パッシブフィルタ
4……クライストロン
5……短絡検出器
6……クローバ回路
7……クローバ制御装置
8……アノード電源
9……アノード電源制御装置
10……カソード
11……アノード
12……ボディ
13a,13b……アノード分割抵抗
14a,14b……半導体スイッチ
15……電源制御装置
16……真空度モニタ
17……光センサ
18……ビームモニタ
Claims (1)
- 交流電源の出力端に接続され、交流を直流に変換してクライストロンに供給する整流器と、前記クライストロンと並列に接続されたコンデンサからなるパッシブフィルタと、前記整流器の直流出力電路間の電圧を分圧し、その分圧電圧を前記クライストロンにアノード電圧として供給する分圧回路と、この分圧回路に設けられた半導体スイッチと、前記分圧回路のアノード電圧供給系に設けられ、前記クライストロンのカソードとアノードとの間の短絡時に流れる短絡電流を検出する短絡検出器と、この短絡検出器により短絡電流が検出されると前記半導体スイッチにオフ指令を与える電源制御手段とを備えたことを特徴とするクライストロン電源装置。
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