JPH0811064Y2

JPH0811064Y2 - 直流高電圧発生装置

Info

Publication number: JPH0811064Y2
Application number: JP1988092613U
Authority: JP
Inventors: 勇坂本; 健一水澤; 英司岩本; 周一谷口; 啓三林
Original assignee: 日新ハイボルテージ株式会社
Priority date: 1988-07-12
Filing date: 1988-07-12
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2003-07-12
Also published as: JPH0214295U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、例えばイオン注入装置、電子線照射装
置、その他の加速器等に用いられる直流高電圧発生装置
に関し、特にシェンケル形の直流高電圧発生装置の改良
に関する。

〔従来の技術〕

この種の直流高電圧発生装置の従来例を第２図に示
す。

交流電源２に接続された変圧器４の２次巻線６の中性
点８を接地すると共に、この２次巻線６の両端に交流電
極10をそれぞれ接続している。両交流電極10は、第３図
に概略平面形状を示すように、それぞれが半円筒形をし
ており、左右（図中における左右。以下同じ）から向か
い合わせに配置されている。

この左右の交流電極10内に、それらとの間に隙間をあ
けて対向するように、背の低い半円筒形をした複数のキ
ャパシタ電極12を、互いの間に隙間をあけると共に左右
で高さ位置をずらせながら、それぞれ多段に積み重ねて
いる。尚、各キャパシタ電極12の支持碍子等は図示を省
略している（他の図においても同様）。

そして、変圧器４の２次巻線６の中性点８と左側の１
段目のキャパシタ電極12とを上向きの整流器14を介して
接続すると共に、左右の各キャパシタ電極12間を順次上
向きの整流器14を介してそれぞれ接続している。

更に、右側の最上段のキャパシタ電極12と直流高電圧
端子18とを整流器14およびコイル16を介して接続してい
る。コイル16は負荷電流に対するリップルの軽減等のた
めのものであり、通常はこの例のように設ける場合が多
い。直流高電圧端子18は、電界緩和のため平面が円形で
断面が円弧状、より具体的にはこの例では半球状をして
いる。

上記構造によれば、左右の交流電極10と各キャパシタ
電極12とでそれぞれコンデンサ（例えば空間にガスを充
填している場合はガスコンデンサ。以下同じ）20が形成
されるので、変圧器４の２次巻線６の両端には、これら
の複数のコンデンサ20の一端を互いに並列接続して成る
コンデンサ群22がそれぞれ接続されたのと等価になり、
シェンケル回路が構成される。

従ってその動作を説明すると、変圧器４の２次巻線６
の中性点８の左右に波高値Ｅの２次電圧ｅがそれぞれ出
力されるとすると、２次電圧ｅが第２図中実線の半サイ
クルには、左側の１段目のキャパシタ電極12（即ちコン
デンサ20。以下同じ）は、それに中性点８から１段目の
整流器14を介して充電電流が流れるため、Ｅの電圧に充
電される。

一方、２次電圧ｅが破線の半サイクルには、右側の１
段目のキャパシタ電極12は、そこに左側１段目のキャパ
シタ電極12の電圧Ｅに２次巻線６の両端間の電圧2eを重
畳した電圧の充電電流が２段目の整流器14を介して流れ
るため、3Eの電圧に充電される。

同様にして、２次電圧ｅが実線の半サイクルで左側の
２段目および３段目のキャパシタ電極12がそれぞれ5E、
9Eの電圧に充電され、破線の半サイクルで右側の２段目
および３段目のキャパシタ電極12がそれぞれ7E、11Eの
電圧に充電される。

その結果この例では、直流高電圧端子18に11Eの、例
えばMVオーダーの、直流高電圧が得られる。

尚、交流電源２には、各コンデンサ20に対する充電の
頻度を高くして内部抵抗を下げて負荷電流に対するリッ
プルを軽減するために、例えば数十KHz〜百KHz程度の高
周波のものが用いられる。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが、上記のような従来の直流高電圧発生装置で
は、変圧器４の２次巻線６から直流高電圧端子18に至る
系統が一つしかないため、内部抵抗が大きいという問題
がある。そのため、例えば、負荷を取ったときの出力電
圧降下やリップルが大きくなる。

また、回路が非対称であるため、交流側すなわちこの
例では交流電極10からの静電誘導による出力電圧のリッ
プルが大きいという問題もある。すなわち、左右の最上
段のキャパシタ電極12を例に取ってみると、それらと、
更にはそれらに接続された整流器14等の内蔵物とその上
の直流高電圧端子18との間には、様々なルートで漂遊容
量が存在するが、キャパシタ電極12の配置や内蔵物等が
左右で非対称であるため、左右のキャパシタ電極12と直
流高電圧端子18間の、ひいてはコンデンサ20を介して左
右の交流電極10と直流高電圧端子18間の漂遊容量が左右
で互いに異なるようになる（図示例では右側の方が大き
くなる）。そのため、交流電極10から直流高電圧端子18
に及ぼす静電誘導が左右でバラスン（相殺）しないた
め、それによる出力電圧のリップルが大きくなる。

そこでこの考案は、これらの点を改善した直流高電圧
発生装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この考案の直流高電圧発生装置は、シェンケル形の直
流高電圧発生装置であって、それぞれが半円筒形をして
いて互いに隙間をあけて向かい合わせに配置されていて
互いにほぼ同一寸法である二つの交流電極と、この二つ
の交流電極の内側にそれらとの間に隙間をあけて対向す
るように配置されていてそれぞれが半円筒形をしていて
互いにほぼ同一寸法であり、かつ互いの間に隙間をあけ
ると共に左右で高さ位置を揃えて多段に積み重ねられた
複数のキャパシタ電極であって、交流電極との間でコン
デンサをそれぞれ形成しているものと、最終段の左右の
キャパシタ電極の上方に設けられていて平面が円形で断
面が円弧状をした直流高電圧端子と、１次巻線および中
性点が引き出された２次巻線を有する変圧器と、この変
圧器の１次巻線に周波数が数十KHz〜百KHzの高周波を供
給する交流電源とを備えており、そして変圧器の２次巻
線の中性点を接地すると共に当該２次巻線の両端に交流
電極をそれぞれ接続し、変圧器の２次巻線の中性点と左
右の１段目のキャパシタ電極とを整流器を介してそれぞ
れ接続し、左右のキャパシタ電極間を１段ずつずらせて
整流器を介してそれぞれ接続し、左右の最終段のキャパ
シタ電極に２個の整流器を突き合わせて接続し、かつこ
の突き合わせ接続点を直流高電圧端子に接続しているこ
とを特徴とする。

〔作用）上記構成によれば、変圧器の２次巻線から突き合わせ
接続点に至る系統が２系統並列に、しかも対称形に存在
することになる。従って、従来例のものに比べて、内部
抵抗が下がる。また、交流側からの静電誘導による出力
電圧のリップルも減少する。

〔実施例〕

第１図は、この考案の一実施例に係る直流高電圧発生
装置を示す概略構成図である。第２図の例と同一または
相当する部分には同一符号を付し、以下においては従来
例との相違点を主に説明する。

この実施例においては、変圧器４の２次巻線６の両端
にそれぞれ接続された前述したような形状の互いにほぼ
同一寸法の交流電極10内に、それらとの間に隙間をあけ
て対向するように、前述したような形状の複数の互いに
ほぼ同一寸法のキャパシタ電極12を、互いの間に隙間を
あけると共に従来例と違って左右で高さ位置を揃えて対
称形に、それぞれ多段に積み重ねている。

そして、変圧器４の２次巻線６の中性点８と左右の１
段目のキャパシタ電極12とを上向きの整流器14を介して
それぞれ接続している。かつ、左右のキャパシタ電極12
間を、１段ずつずらせて、上向きの整流器14を介してそ
れぞれ接続している。

そして、左右の最上（最終）段のキャパシタ電極12間
に２個の整流器14を突き合わせて接続し、この突き合わ
せ接続点24を、この例では従来例と同様にコイル16を介
して前述したような直流高電圧端子18に接続している。

上記構造によれば、左右の交流電極10と各キャパシタ
電極12とでそれぞれ同一容量のコンデンサ20が形成され
るので、変圧器４の２次巻線６の両端には、これらの複
数のコンデンサ20の一端を互いに並列接続して成るコン
デンサ群22の共通接続部側がそれぞれ接続されたのと等
価になり、対称形のシェンケル回路が構成される。

従ってその動作を説明すると、従来例と同様に変圧器
４の２次巻線６の中性点８の左右に波高値Ｅの２次電圧
ｅがそれぞれ出力されるとすると、２次電圧ｅが図中実
線の半サイクルには、左側の１段目のキャパシタ電極12
（即ちコンデンサ20。以下同じ）は、そこに中性点８か
ら１段目の整流器14を介して充電電流が流れるため、Ｅ
の電圧に充電される。

一方、２次電圧ｅが破線の半サイクルには、上記と同
様にして右側１段目のキャパシタ電極12がＥの電圧に充
電されると共に、右側の２段目のキャパシタ電極12は、
そこに左側１段目のキャパシタ電極12の電圧Ｅに２次巻
線６の両端間の電圧2eを重畳した電圧の充電電流が２段
目の整流器14を介して流れるため、3Eの電圧に充電され
る。

同様にして、２次電圧ｅが実線の半サイクルで左側の
２段目、３段目および４段目のキャパシタ電極12がそれ
ぞれ3E、5Eおよび7Eの電圧に充電され、破線の半サイク
ルで右側の３段目および４段目のキャパシタ電極12もそ
れぞれ5Eおよび7Eの電圧に充電される。

その結果この例では、直流高電圧端子18に7Eの直流高
電圧が得られる。

以上のようにこの実施例の装置では、変圧器４の２次
巻線６から突き合わせ接続点24に至る系統が２系統並列
に、しかも対称形に存在することになる。

従って、従来例に比べて、２系統並列にした分だけ、
より具体的には約半分に、内部抵抗が下がる。その結果
例えば、負荷を取ったときの出力電圧降下やリップルも
小さくなる。

また、回路が対称形であるため、従来例と違って、交
流側すなわちこの例では交流電極10からの静電誘導によ
る出力電圧のリップルも減少する。即ち、キャパシタ電
極12の配置や整流器14等の内蔵物が左右で対称であるた
め、左右のキャパシタ電極12と直流高電圧端子18間の、
ひいてはコンデンサ20を介した左右の交流電極10と直流
高電圧端子18間の漂遊容量が互いにほぼ等しくなる。

その結果、左右の交流電極10から直流高電圧端子18に
及ぼす静電誘導が左右でバランスするが、左右の交流電
極10には互いに逆極性の２次電圧ｅが印加されるためこ
のバランスによって左右の交流電極10からの静電誘導が
互いに相殺するため、静電誘導による出力電圧のリップ
ルが小さくなる。

尚、上記例では、例えばMVオーダーの直流高電圧を得
る場合に電気絶縁が比較的容易てある等の理由で、交流
電極10とそれに対向する各キャパシタ電極12とでコンデ
ンサ20をそれぞれ形成しているが、左右のコンデンサ20
の段数は実施例のものに限らず任意である。

また、出力側のコイル16は、負荷電流に対するリップ
ルの軽減等のために通常は設けているが、必ず設けなけ
ればならないものではなく、突き合わせ接続点24を直流
高電圧端子18に直接接続しても良い。

また、上記実施例では正電圧の発生を示しているが、
負電圧を発生する場合は、各整流器14を図示とは逆向き
に接続すれば良い。

〔考案の効果〕

以上のようにこの考案によれば、変圧器の２次巻線か
ら突き合わせ接続点に至る系統が２系統並列に、しかも
対称形に存在することになる。

また、回路が対称形であるためで、従来例と違って、
交流側すなわち交流電極側からの静電誘導が互いに相殺
するため、当該静電誘導による出力電圧のリップルも減
少する。

また、最終段の左右のキャパシタ電極の上方に、平面
が円形で断面が円弧状をした直流高電圧端子を設けてい
るので、当該直流高電圧端子の周りの電界を緩和するこ
とができるだけでなく、当該直流高電圧端子とアース間
の漂遊容量が大きくなり、それによって、交流側からの
静電誘導による交流電圧が直流高電圧端子に分圧されて
出力されるときの分圧比を小さくすることができ、この
理由からも交流側からの静電誘導による出力電圧のリッ
プルを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】第１図は、この考案の一実施例に係る直流高電圧発生装
置を示す概略構成図である。第２図は、従来の直流高電
圧発生装置の一例を示す概略構成図である。第３図は、
第１図あるいは第２図中の交流電極およびキャパシタ電
極の概略平面図である。４……変圧器、６……２次巻線、８……中性点、10……
交流電極、12……キャパシタ電極、14……整流器、18…
…直流高電圧端子、20……コンデンサ、22……コンデン
サ群、24……突き合わせ接続点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者谷口周一京都府京都市右京区梅津高畝町47番地日新ハイボルテージ株式会社内 (72)考案者林啓三京都府京都市右京区梅津高畝町47番地日新ハイボルテージ株式会社内 (56)参考文献特開昭54−68925（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−61626（ＪＰ，Ａ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】シェンケル形の直流高電圧発生装置であっ
て、それぞれが半円筒形をしていて互いに隙間をあけて
向かい合わせに配置されていて互いにほぼ同一寸法であ
る二つの交流電極と、この二つの交流電極の内側にそれ
らとの間に隙間をあけて対向するように配置されていて
それぞれが半円筒形をしていて互いにほぼ同一寸法であ
り、かつ互いの間に隙間をあけると共に左右で高さ位置
を揃えて多段に積み重ねられた複数のキャパシタ電極で
あって、交流電極との間でコンデンサをそれぞれ形成し
ているものと、最終段の左右のキャパシタ電極の上方に
設けられていて平面が円形で断面が円弧状をした直流高
電圧端子と、１次巻線および中性点が引き出された２次
巻線を有する変圧器と、この変圧器の１次巻線に周波数
が数十KHz〜百KHzの高周波を供給する交流電源とを備え
ており、そして変圧器の２次巻線の中性点を接地すると
共に当該２次巻線の両端に交流電極をそれぞれ接続し、
変圧器の２次巻線の中性点と左右の１段目のキャパシタ
電極とを整流器を介してそれぞれ接続し、左右のキャパ
シタ電極間を１段ずつずらせて整流器を介してそれぞれ
接続し、左右の最終段のキャパシタ電極に２個の整流器
を突き合わせて接続し、かつこの突き合わせ接続点を直
流高電圧端子に接続していることを特徴とする直流高電
圧発生装置。