JP4385105B2 - Discharge ignition device - Google Patents
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Description
本発明は、放電点弧装置に関する。更に詳しくは、本発明は、例えば避雷器や点弧器等のトリガーやスイッチ類としての使用に適した放電点弧装置に関するものである。 The present invention relates to a discharge ignition device. More specifically, the present invention relates to a discharge ignition device suitable for use as a trigger or a switch such as a lightning arrester or an ignition device.
絶縁破壊を伴う放電現象を利用した放電点弧装置として、従来、三点ギャップ方式のインパルス電圧発生装置がある。この三点ギャップ方式の放電点弧装置は、図10に示すように、トリガー電極101及び一対の主電極102,103より成る三点ギャップ104と、コンデンサ105及び抵抗106を有するC−R回路より構成されている。主電極102,103間には放電路を形成するギャップ107が設けられており、一方の主電極102とトリガー電極101との間には、ギャップ107よりもギャップ長が遙かに短いギャップ108が設けられている。抵抗106は可変抵抗であり、抵抗106とコンデンサ105とで定まる時定数CRの調整を可能にしている。スイッチ109を閉じることで抵抗106を通してコンデンサ15が充電され、トリガー電極101と主電極102との間に高電圧を印加する。
Conventionally, there is a three-point gap type impulse voltage generator as a discharge ignition device using a discharge phenomenon accompanied by dielectric breakdown. As shown in FIG. 10, this three-point gap type discharge ignition device includes a three-
三点ギャップ104部分では、まず最初にトリガー電極101と主電極102との間でトリガーとなる絶縁破壊を起こさせ、これによって初期電子を主電極102,103間で発生させて、主電極102,103間に絶縁破壊を惹き起こさせるようにしている。
In the three-
しかしながら、上述の三点ギャップ装置では、スイッチ109がONされてから抵抗106を通してコンデンサ105を充電し、トリガー電極101と主電極102との間に高電圧パルスを出力するので、その出力に時定数CRの遅延を生じ、応答性が極めて遅いという問題を有している。
However, in the above-mentioned three-point gap device, the
本発明は、迅速に絶縁破壊・部分放電を発生させることができる放電点弧装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the discharge ignition device which can generate a dielectric breakdown and partial discharge rapidly.
かかる目的を達成するために請求項1記載の放電点弧装置は、高電圧が印加されたときに電極間で絶縁破壊を起こすサブトリガー電極系と、サブトリガー電極系の電極間に高電圧を印加する高電圧印加手段と、サブトリガー電極系で生じる絶縁破壊により導通し電極間に絶縁破壊を生じるメイントリガー電極系とを備え、サブトリガー電極系で生じた絶縁破壊を利用してメイントリガー電極系の絶縁破壊を生じさせるものである。
In order to achieve such an object, a discharge ignition device according to
したがって、高電圧印加手段によってサブトリガー電極系の電極に高電圧が印加されると、サブトリガー電極系の電極間に絶縁破壊(サブトリガーとなる1段目の絶縁破壊)が発生し、放電抵抗による分担電圧に応じた電圧がメイントリガー電極系に印加され、メイントリガー電極系の電極間に絶縁破壊(メイントリガーとなる2段目の絶縁破壊)が発生する。この2段目の絶縁破壊によって初期電子、イオン、放電劣化生成物が発生するので、例えば、メイントリガー電極系の電極を他の絶縁破壊を発生させる放電ギャップの近傍に配置しておくことで、2段目の絶縁破壊が、放電ギャップにおける他の絶縁破壊のトリガーとなる。ここで、高電圧とは、サブトリガー電極間に少なくとも絶縁破壊を起こす程度の電圧をいう。 Therefore, when a high voltage is applied to the electrodes of the sub-trigger electrode system by the high-voltage applying means, dielectric breakdown (first-stage dielectric breakdown serving as a sub-trigger) occurs between the electrodes of the sub-trigger electrode system, and the discharge resistance A voltage corresponding to the shared voltage is applied to the main trigger electrode system, and dielectric breakdown (second-stage dielectric breakdown serving as the main trigger) occurs between the electrodes of the main trigger electrode system. Because initial electrons, ions, and discharge degradation products are generated by this second stage breakdown, for example, by placing the electrode of the main trigger electrode system in the vicinity of the discharge gap that generates another breakdown, The second level dielectric breakdown triggers another breakdown in the discharge gap. Here, the high voltage means a voltage that causes at least dielectric breakdown between the sub-trigger electrodes.
また、請求項2記載の放電点弧装置は、サブトリガー電極系が、対向して配置された第1及び第2の電極と、第1及び第2の電極間にこれら電極に対するギャップを調整可能に配置された第3の電極を備えると共に、該第3の電極と導通する低電位側の電極をメイントリガー電極系に備えており、高電圧印加手段によって第1及び第2の電極に高電圧を印加してサブトリガー電極系の第1及び第2の電極間に1段目の絶縁破壊を生じさせ第3の電極の電位を上昇させることにより、メイントリガー電極系の低電位側の電極の電位を上昇させて、メイントリガー電極系の絶縁破壊を発生させるものである。
Further, in the discharge ignition device according to
したがって、第1及び第2の電極に対して第3の電極の位置を変化させると、第1及び第2の電極間の放電抵抗による分担電圧が変化し、第3の電極の電位を調整することができる。 Therefore, when the position of the third electrode is changed with respect to the first and second electrodes, the shared voltage due to the discharge resistance between the first and second electrodes changes, and the potential of the third electrode is adjusted. be able to.
なお、上述のように他の絶縁破壊のトリガーのためにメイントリガー電極系の電極に2段目の絶縁破壊を発生させるようにしても良いが、励起用の放電として2段目の絶縁破壊及び/又は部分放電を発生させても良い。 As described above, the second-stage dielectric breakdown may be generated in the electrode of the main trigger electrode system for another dielectric breakdown trigger. However, as the excitation discharge, the second-stage dielectric breakdown and A partial discharge may be generated.
しかして、請求項1記載の放電点弧装置によると、迅速に絶縁破壊を発生させることができる。 Thus, according to the discharge ignition device of the first aspect, the dielectric breakdown can be quickly generated.
また、請求項2記載の放電点弧装置では、1段目の絶縁破壊が発生したときの第3の電極の電位を調整することができるので、メイントリガー電極系の正極側電極の電位を調整することができ、2段目の絶縁破壊を生じさせる電圧を調整することができる。例えば、高電圧印加手段によりサブトリガー電極系の第1及び第2の電極に印加される高電圧が比較的低い場合(過電圧の小さい場合)等には、第3の電極の位置調整により放電抵抗による分担電圧を高くして第3の電極の電位を増大でき、これによりメイントリガー系の低電位側の電極の電位を適切な値にまで上昇させてメイントリガー電極系の点弧を容易にすることができる。一方、高電圧印加手段によりサブトリガー電極系の第1及び第2の電極に印加される高電圧が比較的高い場合(過電圧の大きい場合)等には、第3の電極の位置調整により放電抵抗による分担電圧を低下させて第3の電極の電位を低くすることができ、これによりメイントリガー電極系の低電位側の電極の電位が過大になるのを防いで適当な電位差で2段目の絶縁破壊を発生させることができる。また、電極の焼損を低減できる。
Further, in the discharge ignition device according to
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on the best mode shown in the drawings.
図1に、本発明を適用した放電点弧装置の実施形態の一例を示す。放電点弧装置1は、高電圧が印加されたときに電極間で絶縁破壊を起こすサブトリガー電極系12と、サブトリガー電極系12の電極間に高電圧を印加する高電圧印加手段3と、サブトリガー電極系12で生じる絶縁破壊により導通し電極間に絶縁破壊を生じるメイントリガー電極系11とを備え、サブトリガー電極12で生じた絶縁破壊を利用してメイントリガー電極系11の絶縁破壊を生じさせるものである。本実施形態では、サブトリガー電極系12は、対向して配置された第1及び第2の電極8,9と、第1及び第2の電極間にこれら電極8,9に対するギャップを調整可能に配置された第3の電極4(以下、単に電極4という)を備え、高電圧印加手段3によって第1及び第2の電極8,9(以下、単に電極8,9という)に高電圧を印加してサブトリガー電極系12の第1及び第2の電極8,9間に1段目の絶縁破壊を生じさせることにより、メイントリガー電極系11の低電位側の電極5(以下、単に電極5という)の電位を上昇させて、メイントリガー電極系11の絶縁破壊を発生させるようにしている。
FIG. 1 shows an example of an embodiment of a discharge ignition device to which the present invention is applied. The
本実施形態では、サブトリガー電極系12は、対向して配置された電極8,9と、電極8,9の間に配置された電極4より構成されている。電極8,9は高電圧印加手段3に接続された高電圧印加手段3側の電極である。一方、電極4は、1段目の絶縁破壊が生じなければ高電圧印加手段3に接続されることがない電極である。また、メイントリガー電極系11は、対向して配置された電極5,6より構成されている。電極6は接地側の電極であり、電極5は接地側とは反対側の電極である。
In the present embodiment, the
また、サブトリガー電極系12の電極8,9間のギャップ長は、高電圧印加手段3により印加される高電圧で絶縁破壊を起こす長さに設定されている。また、メイントリガー電極系11の電極5,6間のギャップ長は、サブトリガー電極系12の絶縁破壊によって電極5の電位が上昇した場合に絶縁破壊を起こす長さに設定されている。
The gap length between the
高電圧印加手段3は、真空状態を観測するために用いられているインダクションコイルによるパルス発生器であり、サブトリガー電極系12の電極8,9間に絶縁破壊を生じさせる高電圧を印加するものであり、図示していないスイッチ手段の操作あるいは信号の入力により、例えばインパルス電圧、サージ電圧、直流電圧、パルス電圧等を出力するものである。ここでは高電圧高周波電源のパルス電圧である。なお、高電圧印加手段3としては、例えば実公平7−42235号公報に開示されている無間隙衝撃電圧発生装置の使用が可能である。
The high voltage applying means 3 is a pulse generator using an induction coil used for observing a vacuum state, and applies a high voltage that causes dielectric breakdown between the
サブトリガー電極系12の電極4、メイントリガー電極系11の電極5,6は、例えば針電極である。電極6はアースされている。また、サブトリガー電極系12の電極8,9は、例えば棒電極、先端尖鋭な形状の電極、突起、線電極である。なお、本実施形態では、サブトリガー電極系12の電極4、およびメイントリガー電極系11の電極5は導体7によって物理的な接続状態にある。
The
サブトリガー電極系12の電極4は電極8及び電極9から離れており、絶縁されている。また、メイントリガー電極系11の電極5は電極6から離れており、絶縁されている。したがって、導体7のインピーダンスは、サブトリガー電極系12の電極8,9側からみても、メイントリガー電極系11の電極6側からみても無限大のインピーダンスとなっており、電極8,9側の電極系と電極6側の電極系を分離している。このように分離されることで、絶縁が保たれるので高電圧印加手段3として高い電圧を利用することが可能になる。しかも、電極8,9間のギャップ長を調整することにより、1段目の絶縁破壊を発生させることができる電圧を調整することができ、また、電極8,4間のギャップ長を調整することにより、2段目の絶縁破壊を生じさせる放電確率を調整することができる。また、回路から切り離され抵抗とならないため、損失を生じない。
The
高電圧印加手段3によってサブトリガー電極系12の電極8,9に高電圧を印加すると、電極8,9の間に1段目の絶縁破壊が発生する。電極8,9間には電極4が配置されているので、電極4の電位が、電極8,4間のギャップ長に対応した電位、即ち電極8,9間の放電抵抗による分担電圧に応じた電位に上昇する。したがって、電極4に導体7によって接続されたメイントリガー電極系11の電極5の電位も上昇し、電極6との間で2段目の絶縁破壊が発生する。2段目の絶縁破壊によって電極5,6間に初期電子、イオン、放電劣化生成物を発生させることができる。
When a high voltage is applied to the
なお、サブトリガー電極系12の電極8,9に対する電極4の位置を調整することで、電極8,9間に1段目の絶縁破壊が発生したときの電極4の電位を調整することができる。これにより、メイントリガー電極系11の電極5の電位を調整することができ、2段目の絶縁破壊を生じさせる放電確率を調整することができる。
In addition, by adjusting the position of the
例えば、高電圧印加手段3により印加される高電圧が比較的低い場合(過電圧の小さい場合)等には、電極4を例えば電極8に近づけることで、電極4,8間の放電抵抗による分担電圧を高くして電極4の電位を高めることができる。これによりメイントリガー電極系11の電極5の電位を適切な値にまで上昇させて電極6との間の電位差を増加させることができ、たとえ高電圧印加手段3により印加される高電圧が過電圧の小さいものであっても、放電確率を高くすることによって2段目の絶縁破壊を確実に発生させることができる。
For example, when the high voltage applied by the high
一方、高電圧印加手段3により印加される高電圧が比較的高い場合(過電圧の大きい場合)等には、電極4を例えば電極8から遠ざけることで、電極4,8間の放電抵抗による分担電圧を低下させて電極4の電位を低くすることができる。これによりメイントリガー電極系11の電極5の電位が過大になるのを防いで電極6との間の電位差を減少させることができ、たとえ高電圧印加手段3により印加される高電圧が過電圧の大きいものであっても、放電確率を高くすることによって2段目の絶縁破壊を確実に発生させることができる。また、電極5,6の焼損を低減できる。
On the other hand, when the high voltage applied by the high
なお、電極5,6の焼損を低減するために、導体7に高抵抗を直列に入れることも可能である。
In order to reduce the burning of the
なお、初期電子、イオン、放電劣化生成物を発生させることを目的として2段目の絶縁破壊を発生させても良いが、励起用の放電として2段目の絶縁破壊を発生させても良い。 The second stage breakdown may be generated for the purpose of generating initial electrons, ions, and discharge degradation products, but the second stage breakdown may be generated as an excitation discharge.
また、絶縁破壊によってイオン、電子、放電劣化生成物が発生するので、これらの製造装置として使用しても良い。なお、生成できる放電劣化生成物の種類はメイントリガー電極系11が配置されている雰囲気に依存する。例えば、雰囲気が大気であれば、窒素酸化物、オゾン等の放電劣化生成物の製造が可能である。 In addition, since ions, electrons, and discharge degradation products are generated due to dielectric breakdown, they may be used as these manufacturing apparatuses. The type of discharge deterioration product that can be generated depends on the atmosphere in which the main trigger electrode system 11 is disposed. For example, if the atmosphere is air, discharge deterioration products such as nitrogen oxide and ozone can be produced.
放電点弧装置1では、1段目の絶縁破壊を生じさせることでサブトリガー電極系12の電極4の電位を上昇させ、これによってメイントリガー電極系11の電極5の電位も上昇させて2段目の絶縁破壊を生じさせるようにしているので、1段目の絶縁破壊から離れた位置で2段目の絶縁破壊を生じさせることができる。
In the
また、放電点弧装置1は、例えばC−R回路のようにコンデンサに電荷を蓄積して絶縁破壊を発生させる構造ではないので、その放電遅れ時間に対応する時間で絶縁破壊を生じさせることができる。即ち、1段目の絶縁破壊発生後、2段目の絶縁破壊を迅速に生じさせることができる。
Further, since the
また、サブトリガー電極系12の電極8,9間のギャップ長を調整することで、1段目の絶縁破壊を生じさせる電圧を調整することができる。
Further, by adjusting the gap length between the
なお、高電圧印加手段3としては高電圧高周波電源に限るものではない。例えば、直流電圧やパルス電圧を利用しても良いし、電源ラインに重畳するサージ電圧、インパルス電圧、インバータサージ電圧等をそのままあるいは図2に示すパルス発生器10のようなもので高電圧に電圧変換して印加し、絶縁破壊を生じさせるようにしても良い。放電点弧装置1では、上述したように迅速に絶縁破壊を生じさせることができるので、例えばインバータサージ、雷サージ等のサージ電圧にも対応することができる。
The high
放電点弧装置1は、例えば避雷器と組み合わせて急峻波抑制装置にすることができる。即ち、放電点弧装置1を避雷器のトリガー装置として使用することができる。図2に、放電点弧装置1を適用した急峻波抑制装置を示す。
For example, the
急峻波抑制装置は、主にパルス発生器10と、メイントリガー電極系11と、サブトリガー電極系12と、主電極13より構成されている。
The steep wave suppressing device mainly includes a
主電極13は、避雷器14のギャップ15を形成する電極6,16によって構成されている。放電点弧装置1のメイントリガー電極系11の電極6は避雷器14の接地側の電極6でもある。サブトリガー電極系12の各電極4,8とメイントリガー電極系11の電極5は例えば針電極であり、主電極13の各電極6,16は例えば球電極である。
The
図2の急峻波抑制装置では、サブトリガー電極系12の電極8,4間のギャップ長を電極9,4間のギャップ長よりも短くし、急峻波の侵入により電極8,9間に1段目の絶縁破壊が発生し、これによってメイントリガー電極系11の電極5,6間に2段目の絶縁破壊が発生した場合に、電極8,4間が導通するようにしている。急峻波は極めて短時間のものであり、急峻波が流れている間だけ1段目の絶縁破壊が生じる。
In the steep wave suppression device of FIG. 2, the gap length between the
サブトリガー電極系12の電極8,9間のギャップ長は、通常かかる電圧では絶縁破壊を起こさず、且つ抑制しようとする急峻波の電圧がかかったときにのみ絶縁破壊を起こす長さに設定されている。また、メイントリガー電極系11の電極5,6間のギャップ長は、サブトリガー電極系12の絶縁破壊によって電極5の電位が上昇した場合に絶縁破壊を起こす長さに設定されている。サブトリガー電極系12で1段目の絶縁破壊を発生させることができ、メイントリガー電極系11で2段目の絶縁破壊を発生させることができれば、サブトリガー電極系12の電極8,9間のギャップ長をメイントリガー電極系11の電極5,6間のギャップ長よりも短くしても良いし、その逆であっても良い。
The gap length between the
パルス発生器10を図3及び図4に示す。パルス発生器10は例えば円筒型空芯パルス発生器で、導体箔を円筒状に湾曲させた一次側巻線17と、一次側巻線17の内側に配置された二次側巻線18を備えている。一次側巻線17は例えば軟質アルミ箔であり、負荷20よりも電源27側に介在されている。二次側巻線18は例えばエナメル線を所定回数巻いたコイルで、その両端18a,18aは第1の電極8,第2の電極9に接続されている。一次側巻線17と二次側巻線18の間は絶縁紙19によって絶縁されている。一次側巻線17に電流が流れると、その電圧よりも高い電圧を二次側巻線18から出力することができる。なお、一次側巻線17は、例えば銅板等の導電板であっても良い。
The
パルス発生器10としては、例えば特開2001−313217号公報に開示されている筒状パルス生成装置の使用が適している。
As the
サブトリガー電極系12の電極4とメイントリガー電極系11の電極5を接続する導体7は、例えばリード線である。この急峻波抑制装置の特徴の一つは、導体7が全回路構成上非接続となっていることである。このため、パルス発生器10と接地極(メイントリガー電極系11の電極6)とのインピーダンスは無限大となっている。したがって、パルス発生器10の一次側巻線17に高周波成分を含む小さな雑音が流入しても、サブトリガー電極系12の電極8,9間に絶縁破壊が生じなければ導体7には電圧が印加されることがない。このため、メイントリガー電極系11に影響を与えることがなく、また安全性をより一層向上させることができる。また、パルス発生器10と接地極との間のインピーダンスを無限大にしてこれらを分離することで、サブトリガー電極系12に印加する電圧として高い電圧を安全に利用することが可能になる。即ち、高い電圧でも安全に作動するようにできる。さらに、導体7を介して電気が流れるのを防止でき、回路上切り離されて抵抗とならないので商用電源や負荷等に影響を与えずに、雷サージ電圧などのサージ電圧が流れたときにのみパルス電圧を発生させてサージ電圧を利用して確実に点弧できる。
The
なお、回路には商用周波電源27が接続されているが、この電源27による電力の供給ではサブトリガー電極系12に1段目の放電(絶縁破壊)が生じることが無く、落雷等に起因したサージ電圧、インバータサージ電圧等の侵入によりパルス発生器10で生じる高電圧高周波パルスが電極8,9間に印加されて1段目の絶縁破壊が生じる。即ち、この場合はサージ電圧とこれを高圧の高周波パルス電圧に変換するパルス発生器10が放電を生じさせる高電圧印加手段3である。また、サブトリガー電極系12とメイントリガー電極系11とは、導体7によって接続されているので、サブトリガー電極系12とメイントリガー電極系11とを切り離して設置することができる。即ち、サージ電圧を利用してサブトリガーとなる第1段目の絶縁破壊を行う部分と、大容量となる避雷器14とを、例えば地上と鉄塔の上のように離して設置できるので、例えば数千Vから数十万V程度の高電圧がかかっていても安全に使用できる。なお、この場合は導体7は絶縁を施して安全を図る必要がある。
A commercial
図5に示すように、落雷、スイッチング動作などにより回路内に侵入したサージ電圧3がパルス発生器10の一次側巻線17に流入すると、アンペアの法則に従って磁束が発生する。この磁束が二次側巻線18に鎖交すると、ファラデーの電磁誘導の法則より出力端に大きな電圧が発生する。この電圧が出力端に接続されているサブトリガー電極系12の電極8,9に印加されると、1段目の絶縁破壊28が発生し、この絶縁破壊28により電極4の電位が上昇してメイントリガー電極系11の電極5の電位も上昇し、電極5,6間で絶縁破壊(2段目の絶縁破壊29)する。この2段目の絶縁破壊29がトリガーとなり、主電極13間で絶縁破壊し短絡するため、回路内に侵入し負荷20へと流れる過電圧パルス電圧を抑制する。
As shown in FIG. 5, when the
メイントリガー電極系11における2段目の絶縁破壊29によって主電極13間に初期電子、イオン、放電劣化生成物30(以下、初期電子等30という)が発生する。このため、放電確率(絶縁破壊31が発生する確率)が高くなり、過電圧を低減させることが可能になる。したがって、回路に侵入した過電圧パルス電圧3を低減させて負荷20への影響を抑えることができる。また、初期電子等30を発生させるので、主電極13が密閉空間32に設けられていても、迅速に絶縁破壊(放電)31を生じさせることができ、しかも放電開始電圧のばらつき即ち標準偏差を小さくすることができる。
Initial electrons, ions, and discharge deterioration products 30 (hereinafter referred to as initial electrons 30) are generated between the
また、過電圧パルス3を低減および抑制することができるので、雷サージ電圧、インバータサージ電圧等の侵入にも対応することができる。
Further, since the
また、パルス発生器10は、一次側巻線17の電圧よりも高い電圧を二次側巻線18から出力するので、その分だけ高いパルス性電圧で1段目の絶縁破壊28,2段目の絶縁破壊29を発生させることができる。即ち、高いパルス性電圧でトリガーとなる2段目の絶縁破壊29を発生させることができるので、主電極13における絶縁破壊31を確実に起こすことができる。
Further, since the
さらに、サブトリガー電極系12の電極8,9間のギャップ長を調整することで、1段目の絶縁破壊28を生じさせる電圧を調整することができ、また、電極4の位置を調整して電極8,4間のギャップ長を調整することで、メイントリガー電極系11の電極5の電位を調整することができ、さらに、メイントリガー電極系11の電極5,6間のギャップ長を調整することで、トリガーとなる2段目の絶縁破壊29を生じさせる電圧、即ち急峻波抑制装置が作動して主電極16,6間における絶縁破壊確率を調整することができる。
Furthermore, by adjusting the gap length between the
また、放電点弧装置1は、例えばプラズマディスプレイのガラス基板のセル(画素)の発光に必要な放電(絶縁破壊)を操作するのに使用しても良い。図6にプラズマディスプレイのガラス基板21のセル26の一例を示す。プラズマディスプレイのガラス基板21には、蛍光体22を発光させるために例えばデータ電極23、走査電極24、維持電極25が組み込まれており、各電極23〜25に電荷を所定の順序で印加して所望の放電を順次起こさせている。本発明では、各セル26毎に図示しないトリガー電極(メイントリガー電極系11の電極5)を設け、このトリガー電極と、各電極23〜25のうちいずれかの電極(メイントリガー電極系11の電極6として使用)との間に放電(絶縁破壊)31のトリガーとなる2段目の放電(絶縁破壊)29を発生させる。このように、プラズマディスプレイの点弧器のトリガー装置として本発明の放電点弧装置1を使用することもできる。
Moreover, you may use the
また、本発明の放電点弧装置1を、冷陰極放電管の点弧回路のトリガー装置として使用しても良い。図7に、冷陰極放電管33の点弧回路のトリガー装置として使用する放電点弧装置1を示す。放電点弧装置1を使用することで、冷陰極放電管33の点弧回路のトリガーとなる絶縁破壊を生じさせるための構造を簡単なものにすることができる。
Moreover, you may use the
また、本発明の放電点弧装置1を、フィラメントレスの蛍光灯のトリガー装置として使用しても良い。さらに、本発明の放電点弧装置1を、ボイラ等の着火装置、コンロ等の点火装置、内燃機関の点火装置や励起用放電装置等として使用しても良い。なお、内燃機関の点弧装置として使用する場合には、点火プラグの放電ギャップの近傍にメイントリガー電極系11を配置して点火プラグの放電のトリガーとして2段目の絶縁破壊を発生させるようにする。また、内燃機関の1つのシリンダ内に複数の点火プラグがある場合には、各点火プラグ毎に電極5を設けてサブトリガー電極12に並列に接続し、サブトリガー電極系12の1段目の絶縁破壊により各電極5の電位を同時に上昇させて2段目の絶縁破壊を生じさせるようにすることができる。
Moreover, you may use the
さらに、本発明の放電点弧装置1は、上述の装置、機器類の他にも、絶縁破壊・放電を生じさせる装置・機器類のトリガー装置とすることができる。
Furthermore, the
また、主電極13の電極16,6をスイッチとした場合、放電点弧装置1を、このスイッチを閉操作する装置とすることもできる。
When the
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の説明では、サブトリガー電極系12の電極4とメイントリガー電極系11の電極5を導体7によって物理的かつ電気的に接続していたが、電極4と電極5の間に絶縁破壊によって電気を通すことが可能なギャップを一又は二箇所以上設けるようにして、通常は物理的かつ電気的に遮断された状態としても良い(破線的な接続)。即ち、導体7を複数に分割してこれらの間にギャップ34を設けたり(図8)、導体7と電極4又は電極5との間にギャップを設け、1段目の絶縁破壊によってサブトリガー電極系12の電極4の電位が上昇した場合に導体7のギャップに絶縁破壊を生じさせることでサブトリガー電極系12の電極4とメイントリガー電極系11の電極5とが導通するようにしても良い。換言すると、1段目の絶縁破壊が起こった場合にサブトリガー電極系12の電極4とメイントリガー電極系11の電極5とが電気的に接続されるようにしても良い。このようにすることで、1段目の絶縁破壊が起きていない状態では、サブトリガー電極系12とメイントリガー電極系11との絶縁分離をより一層確実にしておくことができる。
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above description, the
また、上述の説明では、電極4〜6を針電極としていたが、必ずしも針電極に限るものではない。また、電極8,9を線電極としていたが、必ずしも線電極に限るものでない。
In the above description, the
さらに、上述の説明では、サブトリガー電極系12を3つの電極4,8,9より構成していたが、必ずしもサブトリガー電極系12を3つの電極4,8,9により構成する必要はなく、2つの電極、又は4つ以上の電極より構成するようにしても良い。図11に、サブトリガー電極系12を2つの電極4,8より構成した例を示す。サブトリガー電極系12は、高電圧印加手段3側の電極8と、高電圧印加手段3側とは反対側の電極4より構成されている。この場合にも、サブトリガー電極系12に高電圧印加手段3によって高電圧を印加すると、サブトリガー電極系12の電極8,4間に1段目の絶縁破壊が生じ、これによってメイントリガー電極系11の電極5の電位が上昇し、電極5,6間に2段目の絶縁破壊を発生させることができる。図11の放電点弧装置1では、図1の放電点弧装置1に比べて、サブトリガー電極系12の電極数が少ない分だけ構成が単純化され、部品点数が減少する。
Furthermore, in the above description, the
図1に示す放電点弧装置1によって絶縁破壊を生じさせることができることを確認するための実験を行った。
An experiment was conducted to confirm that dielectric breakdown can be caused by the
メイントリガー電極系11の電極5として、球電極(ステンレススチール製、直径25.4mm)を使用した。サブトリガー電極系12の電極8,9,4、メイントリガー電極系11の電極6として、針電極(ガス針2号、太さ0.76mm、長さ54.5mm)を使用した。実験では、円筒型空芯パルス発生器10によってサブトリガー電極系12の電極8,9間に最大8.7kVの減衰振動波形のパルス電圧(周期5μs)を印加した。サブトリガー電極系12の電極8と電極9との間の距離を約2mmとし、サブトリガー電極系12の電極4をギャップ2の中間にほぼ直角に置き、その先端がサブトリガー電極系12の電極8,9の先端を結ぶ仮想的な線よりも突出するように配置した。
A spherical electrode (made of stainless steel, diameter 25.4 mm) was used as the
メイントリガー電極系11の電極5と電極6との間のギャップ長を50μmとした。図示しない高電圧プローブによっメイントリガー電極系11の電極5と電極6との間の電圧を計測した。なお、実験は非照射で、かつ大気中で行った。
The gap length between the
計測結果を図9に示す。この図9からも明らかなように、メイントリガー電極系11の電極5と電極6との間の電圧が最大5.56kV発生していることが確認できた。また、両電極5,6間で火花放電していることが目視によって確認できた。
The measurement results are shown in FIG. As is clear from FIG. 9, it was confirmed that the maximum voltage of 5.56 kV was generated between the
この結果、1段目の放電(絶縁破壊)空間(ギャップ2)に配置したサブトリガー電極系12の電極4の電圧を高電圧印加手段として離れた位置の別の電極系で2段目の絶縁破壊29を起こさせることができ、別の電極系を密閉空間に配置した場合においても密閉空間における放電(絶縁破壊)の点弧が容易となったことを確認できた。
As a result, the voltage of the
1 放電点弧装置
3 高電圧印加手段
4,8,9 サブトリガー電極系の電極
5,6 メイントリガー電極系の電極
7 導体
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