JPH09172788A

JPH09172788A - 放電電流供給方法および放電電流供給装置

Info

Publication number: JPH09172788A
Application number: JP24152296A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Motomiya; 秀俊本宮; Shinko Hamada; 眞弘濱田; Kazuo Iizuka; 和夫飯塚; Masumi Fukai; 真澄深井
Original assignee: Sumiden Opcom Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumiden Opcom Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 1997-06-30
Anticipated expiration: 2016-09-12
Also published as: JP3119822B2

Abstract

(57)【要約】【課題】放電開始手段が簡単で小規模に構成でき、容
易に放電を開始させることができる放電電流供給方法お
よび装置を提供する。【解決手段】放電電極３は、最初、放電開始前の高イ
ンピーダンス状態にある。交流電源５の周波数を、イン
ダクタンス要素６とキャパシタンス要素７の直列共振周
波数ｆ₁またはこの近傍に設定し、交流電圧を供給する
と、交流電圧発生部１の出力端子には、大きな直列共振
電圧が発生する。この共振電圧は、コンデンサ２と放電
電極３の直列接続回路により分圧されて、放電電極３に
印加され、絶縁破壊を発生させ放電が開始される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高インピーダンス
状態の負荷、例えば、放電電極間に放電を開始させ放電
電流を供給する放電電流供給方法，放電電流供給装置、
および、これらを用いた光ファイバ融着接続装置に関す
るものである。光ファイバ融着接続に限らず、集塵装
置、静電塗装、放電管など、負荷に高電圧をかけて放電
させるものなどに用いることができる。

【０００２】

【従来の技術】電極間に放電を開始させるには、高電圧
が必要である。しかし、一旦絶縁破壊を発生させ放電が
開始された後の持続放電においては、交流放電のサイク
ルごとの放電開始電圧および放電維持電圧が低くなる。
従来においては、最初の放電開始に必要な数１０ｋＶの
高電圧を得るため、昇圧トランスの２次側に直流高電圧
発生回路を接続し、放電電極間の電圧を徐々に昇圧し高
電圧を得ていた。このような従来技術は、信学技報、Ｃ
Ｓ８０−１８８（１９８０）、加島宜雄、二瓶文博、
「高周波トリガ方式による光ファイバの融着接続」、
ｐ．６７−７２，特公昭６１−２２５５５号公報，特公
昭６２−４０９４８号公報，特公平２−５０００号公報
等で知られている。

【０００３】図１６は、従来技術のブロック図であり、
図１７は、図１６に示した直流高電圧発生回路図の一例
を示す回路図である。図１８は、放電電極間の電圧波形
および放電電流波形の概要を表わす波形図である。図
中、２はコンデンサ、３は放電電極、２０は直流電源、
２２はトランス、２４，２５はスイッチングトランジス
タ、２６，２７はダイオード、８０は直流高電圧発生回
路、８１は充電用高抵抗、９１，９２はダイオード、９
３はコンデンサ、１００は放電電極間の電圧波形、１０
１は放電電流波形である。

【０００４】直流電源２０は、一対のスイッチングトラ
ンジスタ２４，２５のエミッタ端子とトランス２２の１
次側センタタップとの間に接続される。両トランジスタ
２４，２５の各コレクタ端子は、それぞれトランス２２
の１次側両端の端子に接続される。両トランジスタ２
４，２５のコレクタ，エミッタ端子間には、それぞれダ
イオード２６，２７が逆並列接続される。トランス２２
の２次側の端子には、コンデンサ２を介して放電電極３
が接続されるとともに、直流高電圧発生回路８０も接続
される。この直流高電圧発生回路８０には、充電用高抵
抗８１の一方の端子が接続され、充電用高抵抗８１の他
方の端子は、コンデンサ２と放電電極３の接続点に接続
される。両トランジスタ２４，２５の各ベース端子に
は、図示しない駆動用のドライバが接続される。

【０００５】ドライバを介し２０ｋＨｚないし４０ｋＨ
ｚの範囲の周波数、例えば、２０ｋＨｚ相当の高周波で
スイッチングトランジスタ２４，２５を交互にオンオフ
させると、トランス２２の２次側に交流電圧が発生す
る。放電電極３は、放電開始前の高インピーダンス状態
にあるから、放電電流は流れない。しかし、この間、直
流高電圧発生回路８０は、交流電圧を入力し、充電用高
抵抗８１を介してコンデンサ２の両端に直流電圧を印加
し、コンデンサ２に微小電流を流し、１０〜数十サイク
ルの期間にわたってコンデンサ２を充電する。このと
き、図１８の放電電極間の電圧波形１００は階段状に上
昇する。

【０００６】直流高電圧発生回路６０として多倍電圧整
流器が用いられている。上述した特公昭６２−４０９４
８号公報の第４図には、図１７に示すような直流高電圧
発生回路の具体回路が記載されている。図１６に示した
トランス２２の２次側における一方の端子とコンデンサ
２との接続点にダイオード９１のアノード端子を接続
し、このカソード端子にコンデンサ９３の一方の端子と
ダイオード９２のアノード端子を接続し、このコンデン
サ９３の他方の端子を図１６に示したトランス２２の２
次側の他方の端子に接続し、さらにダイオード９２のカ
ソード端子を図１６に示した充電用高抵抗８１に接続し
た回路である。

【０００７】コンデンサ２の充電により、トランス２２
の２次側出力電圧とコンデンサ２の充電電圧との和が放
電電極３間のトリガ電圧、すなわち、最初の放電開始電
圧を超えると、図１８の放電電極間の電圧波形１００の
ように絶縁破壊を発生させ放電が開始し、放電電極３間
に気体放電が生じ、図１８の放電電流波形１０１のよう
に放電電流が流れ始める。放電が一旦開始されると、最
初の放電開始電圧よりもかなり低い電圧で交流電圧の半
サイクルごとに放電が行なわれる。このとき、トランス
２２の漏れインダクタンス成分とコンデンサ２の直列回
路を介し、トランス２２から直列共振電流が流れる。

【０００８】放電電流供給装置を光ファイバの融着接続
装置に用いる場合には、放電電極３間の気中放電により
発生したエネルギーで光ファイバの融着接続をする。放
電電流の設定値を調整し、例えば、光ファイバの被覆材
を除去する際には、放電電流を小さくして比較的低い温
度で加熱し、融着接続をする際には、放電電流を大きく
して比較的高い温度で加熱することが可能となる。

【０００９】上述したように、従来の放電電流供給装置
では、放電を開始させるために直流高電圧発生回路８０
を必要としており、放電回路自体が複雑で大きくなると
いう問題があった。

【００１０】また、放電電流の調整および安定化につい
て、上述した論文には、パルス幅制御とドロッパー方式
による制御を行なった旨の記載がある。一方、上述した
特公昭６２−４０９４８号公報には、スイッチングトラ
ンジスタの導通期間を変えることにより放電電流を調整
し、放電電流の積分値に基づいてフィードバックをか
け、導通期間を制御することにより放電電流を安定化さ
せることが記載されている。

【００１１】しかし、広範囲にわたる放電電流の調整お
よびこの安定化をすることがむずかしいという問題があ
った。また、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いるものでは、
コンバータ用のトランスが必要となるなど、部品点数が
多くなり、装置規模が大きくなるという問題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、絶縁破壊を発生させ放電を
開始させるための手段が簡単で小規模に構成できる放電
電流供給方法，放電電流供給装置、および、これらを用
いた光ファイバ融着接続装置を提供することを目的とす
るものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
おいては、交流電圧発生部の出力をコンデンサを介して
放電電極に供給する放電電流供給方法において、交流電
圧の周波数が前記交流電圧発生部内の直列共振周波数ま
たはこの近傍にあるときに絶縁破壊を発生させ放電が開
始されることを特徴とするものである。

【００１４】請求項２に記載の発明においては、請求項
１に記載の放電電流供給方法において、放電開始後に前
記交流電圧の周波数を変えることにより放電電流を制御
することを特徴とするものである。

【００１５】請求項３に記載の発明においては、請求項
２に記載の放電電流供給方法において、前記交流電圧発
生部は、直流電源を駆動パルスによりスイッチングして
交流電圧を発生させ、前記駆動パルスの駆動周波数を変
えることにより放電電流の制御をすることを特徴とする
ものである。

【００１６】請求項４に記載の発明においては、請求項
１ないし３のいずれか１項に記載の放電電流供給方法に
おいて、前記交流電圧発生部は、直流電源を駆動パルス
によりスイッチングして交流電圧を発生させ、前記駆動
パルスのパルス幅を変えることにより放電電流の制御を
することを特徴とするものである。

【００１７】請求項５に記載の発明においては、請求項
１ないし４のいずれか１項に記載の放電電流供給方法に
おいて、前記交流電圧発生部の出力をクランプして高イ
ンピーダンス状態の前記放電電極に供給することを特徴
とするものである。

【００１８】請求項６に記載の発明においては、請求項
１ないし４のいずれか１項に記載の放電電流供給方法に
おいて、前記交流電圧発生部の出力を高抵抗を介して高
インピーダンス状態の前記放電電極に供給することを特
徴とするものである。

【００１９】請求項７に記載の発明においては、請求項
１ないし６のいずれか１項に記載の放電電流供給方法に
おいて、前記交流電圧発生部の出力を前記コンデンサを
介して抵抗が直列に接続された前記放電電極に供給し、
前記抵抗の抵抗値を変えることにより前記放電電極から
みた回路の内部インピーダンスを変化させることを特徴
とするものである。

【００２０】請求項８に記載の発明においては、請求項
１ないし７のいずれか１項に記載の放電電流供給方法に
おいて、前記交流電圧の周波数を前記直列共振周波数ま
たはこの近傍に設定することにより前記絶縁破壊を発生
させ前記放電が開始されることを特徴とするものであ
る。

【００２１】請求項９に記載の発明においては、請求項
１ないし７のいずれか１項に放電電流供給方法におい
て、前記交流電圧の周波数を前記直列共振周波数に接近
するように変化させることにより前記絶縁破壊を発生さ
せ前記放電が開始されることを特徴とするものである。

【００２２】請求項１０に記載の発明においては、請求
項９に記載の放電電流供給方法において、前記交流電圧
の周波数を前記直列共振周波数よりも高い周波数から前
記直列共振周波数に接近するように変化させることによ
り前記絶縁破壊を発生させ前記放電が開始されることを
特徴とするものである。

【００２３】請求項１１に記載の発明においては、交流
電圧発生部の出力がコンデンサを介して放電電極に接続
される放電電流供給装置において、交流電圧の周波数が
前記交流電圧発生部内の直列共振周波数またはこの近傍
にあるときに絶縁破壊を発生させ放電が開始されること
を特徴とするものである。

【００２４】請求項１２に記載の発明においては、請求
項１１に記載の放電電流供給装置において、放電開始後
に前記交流電圧の周波数を変えることにより放電電流を
制御する制御部を有することを特徴とするものである。

【００２５】請求項１３に記載の発明においては、請求
項１２に記載の放電電流供給装置において、前記交流電
圧発生部は、直流電源を駆動パルスによりスイッチング
して交流電圧を発生させるものであり、前記制御部は、
前記駆動パルスの駆動周波数を変えることにより放電電
流を制御することを特徴とするものである。

【００２６】請求項１４に記載の発明においては、請求
項１１ないし１３のいずれか１項に記載の放電電流供給
装置において、前記交流電圧発生部は、直流電源を駆動
パルスによりスイッチングして交流電圧を発生させるも
のであり、前記制御部は、前記駆動パルスのパルス幅を
変えることにより放電電流の制御をすることを特徴とす
るものである。

【００２７】請求項１５に記載の発明においては、請求
項１１ないし１４のいずれか１項に記載の放電電流供給
装置において、前記交流電圧発生部の出力をクランプし
て高インピーダンス状態の前記放電電極に供給する手段
を有することを特徴とするものである。

【００２８】請求項１６に記載の発明においては、請求
項１５に記載の放電電流供給装置において、前記放電電
極と並列に単方向性導通回路が接続されることを特徴と
するものである。

【００２９】請求項１７に記載の発明においては、請求
項１６に記載の放電電流供給装置において、前記単方向
性導通回路は、ダイオードと抵抗器の直列接続回路を有
することを特徴とするものである。

【００３０】請求項１８に記載の発明においては、請求
項１１ないし１４のいずれか１項に記載の放電電流供給
装置において、前記コンデンサに高抵抗のバイパス抵抗
が並列接続されることを特徴とするものである。

【００３１】請求項１９に記載の発明においては、請求
項１８に記載の放電電流供給装置において、放電開始後
に前記バイパス抵抗を前記コンデンサの少なくとも一方
の端子から切り離す手段を有することを特徴とするもの
である。

【００３２】請求項２０に記載の発明においては、請求
項１１ないし１９のいずれか１項に記載の放電電流供給
装置において、前記交流電圧発生部は、昇圧トランスを
有することを特徴とするものである。

【００３３】請求項２１に記載の発明においては、請求
項１１ないし２０のいずれか１項に記載の放電電流供給
装置において、交流電圧発生部の出力が前記コンデンサ
を介して抵抗が直列に接続された前記放電電極に接続さ
れ、前記抵抗の抵抗値が可変であることにより前記放電
電極からみた回路の内部インピーダンスが変化すること
を特徴とするものである。

【００３４】請求項２２に記載の発明においては、請求
項２１に記載の放電電流供給装置において、前記抵抗
は、１または複数の抵抗からなり、少なくとも１つの前
記抵抗の両端にオンオフスイッチ手段が接続されること
を特徴とするものである。

【００３５】請求項２３に記載の発明においては、請求
項１１ないし２２のいずれか１項に記載の放電電流供給
装置において、前記交流電圧の周波数が前記直列共振周
波数またはこの近傍に設定されることにより前記絶縁破
壊を発生させ前記放電が開始されることを特徴とするも
のである。

【００３６】請求項２４に記載の発明においては、請求
項１１ないし２２のいずれか１項記載の放電電流供給装
置において、前記交流電圧の周波数が前記直列共振周波
数に接近するように変化することにより前記絶縁破壊を
発生させ前記放電が開始されることを特徴とするもので
ある。

【００３７】請求項２５に記載の発明においては、請求
項２４に記載の放電電流供給装置において、前記交流電
圧の周波数が前記直列共振周波数よりも高い周波数から
前記直列共振周波数に接近するように変化することによ
り前記絶縁破壊を発生させ前記放電が開始されることを
特徴とするものである。

【００３８】請求項２６に記載の発明においては、放電
電極間に発生させた気中放電により光ファイバを融着接
続する光ファイバ融着接続装置において、請求項１１な
いし２３のいずれか１項に記載の放電電流供給装置を有
することを特徴とするものである。

【００３９】請求項２７に記載の発明においては、放電
電極間に発生させた気中放電により光ファイバを融着接
続する光ファイバ融着接続装置において、請求項２４ま
たは２５に記載の放電電流供給装置を有することを特徴
とするものである。

【００４０】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、交流電圧の周
波数が交流電圧発生部内の直列共振周波数またはこの近
傍にあるときに絶縁破壊を発生させ放電が開始されるこ
とから、複雑な構成を付加する必要がなく、簡単な構成
で容易に放電を開始させることができる。無負荷時の共
振周波数で放電を開始するため、放電開始状態が安定す
る。

【００４１】請求項２に記載の発明によれば、放電開始
後に交流電圧の周波数を変えることにより放電電流を制
御することから、また、請求項３に記載の発明によれ
ば、交流電圧発生部は、直流電源を駆動パルスによりス
イッチングして交流電圧を発生させ、駆動パルスの駆動
周波数を変えることにより放電電流の制御をすることか
ら、また、請求項４に記載の発明によれば、交流電圧発
生部は、直流電源を駆動パルスによりスイッチングして
交流電圧を発生させ、駆動パルスのパルス幅を変えるこ
とにより放電電流の制御をすることから、電源の入力電
圧許容範囲および放電電流の設定可能範囲が広くなる。

【００４２】請求項５に記載の発明によれば、交流電圧
発生部の出力をクランプして高インピーダンス状態の放
電電極に供給することから、交流電圧発生部内の電源電
圧が比較的低くても放電を開始させることができる。

【００４３】請求項６に記載の発明によれば、交流電圧
発生部の出力を高抵抗を介して高インピーダンス状態の
放電電極に供給することから、交流電圧発生部内の電源
電圧が比較的低くても放電を開始させることができる。

【００４４】請求項７に記載の発明によれば、交流電圧
発生部の出力をコンデンサを介して抵抗が直列に接続さ
れた放電電極に供給し、抵抗の抵抗値を変えることによ
り放電電極からみた回路の内部インピーダンスを変化さ
せることから、放電電流を広範囲にかつ安定に供給する
ことができる。

【００４５】請求項８に記載の発明によれば、交流電圧
の周波数を直列共振周波数またはこの近傍に設定するこ
とにより絶縁破壊を発生させ放電が開始されることか
ら、交流電圧の周波数が容易に直列共振周波数またはこ
の近傍になるようにすることができる。

【００４６】請求項９に記載の発明によれば、交流電圧
の周波数を直列共振周波数に接近するように変化させる
ことにより絶縁破壊を発生させ放電が開始されることか
ら、交流電源５の電圧変動、放電を行なう周囲環境の変
化などの影響を受けにくく、無負荷時の直列共振周波数
ｆ₁およびこの近傍で確実に絶縁破壊が発生し放電を開
始させることができる。

【００４７】請求項１０に記載の発明によれば、交流電
圧の周波数を直列共振周波数よりも高い周波数から直列
共振周波数に接近するように変化させることにより絶縁
破壊を発生させ放電が開始されることから、負荷時の直
列共振周波数ｆ₂を有する放電開始後の電流制御とのつ
ながりがよくなる。

【００４８】請求項１１に記載の発明によれば、交流電
圧発生部の出力がコンデンサを介して放電電極に接続さ
れる放電電流供給装置において、交流電圧の周波数が前
記交流電圧発生部内の直列共振周波数またはこの近傍に
あるときに絶縁破壊を発生させ放電が開始されることか
ら、請求項１に記載の発明と同様の作用を奏する。

【００４９】請求項１２に記載の発明によれば、放電開
始後に前記交流電圧の周波数を変えることにより放電電
流を制御する制御部を有することから、請求項２と同様
の作用を奏する。

【００５０】請求項１３に記載の発明によれば、交流電
圧発生部は、直流電源を駆動パルスによりスイッチング
して交流電圧を発生させるものであり、制御部は、駆動
パルスの駆動周波数を変えることにより放電電流を制御
することから、請求項３と同様の作用を奏する。

【００５１】請求項１４に記載の発明によれば、交流電
圧発生部は、直流電源を駆動パルスによりスイッチング
して交流電圧を発生させるものであり、制御部は、駆動
パルスのパルス幅を変えることにより放電電流の制御を
することから、請求項４と同様の作用を奏する。

【００５２】請求項１５に記載の発明によれば、交流電
圧発生部の出力をクランプして高インピーダンス状態の
放電電極に供給する手段を有することから、請求項５と
同様の作用を奏する。

【００５３】請求項１６に記載の発明によれば、放電電
極と並列に単方向性導通回路が接続されることから、既
存のコンデンサを用いてクランプすることができ構成が
簡単になる。

【００５４】請求項１７に記載の発明によれば、単方向
性導通回路は、ダイオードと抵抗器の直列接続回路を有
することから、構成が簡単になる。

【００５５】請求項１８に記載の発明によれば、コンデ
ンサに高抵抗のバイパス抵抗が並列接続されることか
ら、交流電圧発生部内の電源電圧が比較的低くても放電
を開始させることができる。

【００５６】請求項１９に記載の発明によれば、放電開
始後にバイパス抵抗をコンデンサの少なくとも一方の端
子から切り離す手段を有することから、放電に与える悪
影響をなくすことができる。

【００５７】請求項２０に記載の発明によれば、交流電
圧発生部は、昇圧トランスを有することから、交流電圧
発生部内の電源電圧が比較的低くても放電を開始させる
ことができる。

【００５８】請求項２１に記載の発明によれば、交流電
圧発生部の出力がコンデンサを介して抵抗が直列に接続
された放電電極に接続され、抵抗の抵抗値が可変である
ことにより放電電極からみた回路の内部インピーダンス
が変化することから、請求項７に記載の発明と同様な作
用を奏する。

【００５９】請求項２２に記載の発明によれば、請求項
２１に記載の放電電流供給装置において、抵抗は、１ま
たは複数の抵抗からなり、少なくとも１つの抵抗の両端
にオンオフスイッチ手段が接続されることから、容易に
抵抗値を変えることができる。

【００６０】請求項２３に記載の発明によれば、交流電
圧の周波数が直列共振周波数またはこの近傍に設定され
ることにより絶縁破壊を発生させ放電が開始されること
から、請求項８に記載の発明と同様な作用を奏する。

【００６１】請求項２４に記載の発明によれば、交流電
圧の周波数が直列共振周波数に接近するように変化する
ことにより絶縁破壊を発生させ放電が開始されることか
ら、請求項９に記載の発明と同様な作用を奏する。

【００６２】請求項２５に記載の発明によれば、交流電
圧の周波数が直列共振周波数よりも高い周波数から直列
共振周波数に接近するように変化することにより絶縁破
壊を発生させ放電が開始されることから、請求項１０に
記載の発明と同様な作用を奏する。

【００６３】請求項２６に記載の発明によれば、放電電
極間に発生させた気中放電により光ファイバを融着接続
する光ファイバ融着接続装置において、請求項１１ない
し２３のいずれか１項に記載の放電電流供給装置を有す
ることから、請求項２７に記載の発明によれば、放電電
極間に発生させた気中放電により光ファイバを融着接続
する光ファイバ融着接続装置において、請求項２４また
は２５に記載の放電電流供給装置を有することから、上
述した各請求項に記載の発明と同様の作用を奏し、光フ
ァイバを融着接続することができる。

【００６４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態の概要構成図である。図２は、この実施の形態の動作
を説明する線図である。図２の横軸は周波数、縦軸は放
電電極における出力電圧である。図３は、放電電極間の
電圧波形および放電電流波形の概要を表わす波形図であ
る。図中、図１６と同様な部分には同じ符号を用いて説
明を省略する。１は交流電圧発生部、４は周波数切換制
御部、５は交流電源、６はインダクタンス要素、７はキ
ャパシタンス要素、１０は無負荷時の共振特性、１１は
負荷時の共振特性、１５は放電電極間の電圧波形、１６
は放電電流波形である。

【００６５】図１においては、交流電圧発生部１の内部
が等価回路的に表わされている。交流電源５にインダク
タンス要素６が直列接続され、これらにキャパシタンス
要素７が並列接続され、並列接続点は、同時に交流電圧
発生部１の出力端子となる。この出力端子は、コンデン
サ２を介して放電電極３に接続される。交流電源５は、
周波数切換制御部４により周波数を切り換えられる。

【００６６】インダクタンス要素６は、チョークコイル
で実現するが、使用する交流電源の周波数によっては、
線路自体の自己インダクタンスのみでも実現できる。ま
た、図４を用いて後述するようにトランスを用いる場合
には、トランスの漏れインダクタンスでも実現できる。
あるいはこれらを併用してもよい。また、キャパシタン
ス要素７は、コンデンサで実現するが、浮遊容量で実現
することも、あるいは、これらを併用してもよい。

【００６７】放電電極３は、最初、放電開始前の高イン
ピーダンス状態にある。従って、交流電源５の負荷は、
実質的にインダクタンス要素６とキャパシタンス要素７
の直列接続のみである。したがって、交流電源５の周波
数を、インダクタンス要素６とキャパシタンス要素７の
直列共振周波数ｆ₁またはこの近傍に設定しておき、交
流電圧を供給すると、交流電圧発生部１の出力端子に
は、大きな直列共振電圧が発生する。この共振電圧は、
コンデンサ２および放電電極３の直列接続回路により分
圧されて、放電電極３に印加され、図３の放電電極間の
電圧波形１５のように徐々に共振波形のピークの絶対値
が上昇する。

【００６８】放電開始前は、図２の無負荷時の共振特性
１０に示されるように、放電電極３における出力電圧
は、無負荷時の直列共振周波数ｆ₁においてピーク電圧
Ｖ₁（ｆ₁）をとる。無負荷時の直列共振周波数ｆ₁お
よびこの近傍で絶縁破壊が発生し放電が開始されるよう
に、交流電源５の電圧および回路定数を設定する。交流
電源５の周波数を無負荷時の直列共振周波数ｆ₁または
この近傍の周波数に設定して交流電圧を供給すると、図
３の放電電極間の電圧波形１５のように、共振波形の数
サイクル経過後、気中放電が開始し、図３の放電電流波
形１６のように放電電流が流れる。なお、図３において
は正電圧で放電が開始されているが、放電の開始は電圧
極性に無関係であるため、負電圧で開始する場合もあ
る。

【００６９】絶縁破壊を発生させ放電が開始されると、
放電電極３間は低インピーダンスの負荷状態となる。そ
の結果、キャパシタンス要素７にコンデンサ２のキャパ
シタンスが並列に加わることになる。したがって、交流
電源５の負荷は、キャパシタンス要素７とコンデンサ２
が並列接続されたものとインダクタンス要素６との直列
共振回路となる。したがって、放電開始後は、図２の負
荷時の共振特性１１のように、放電電極３における出力
電圧は、負荷時の直列共振周波数ｆ₂においてピーク電
圧Ｖ₂（ｆ₂）をとる。負荷時の直列共振周波数ｆ
₂は、無負荷時の直列共振周波数ｆ₁よりも低くなる。
また、放電電極３に放電電流が流れるため、直列共振回
路のＱが低くなるから、ピーク電圧Ｖ₂（ｆ₂）は、放
電開始前のピーク電圧Ｖ₁（ｆ₁）よりも小さくなる。

【００７０】交流電源５の周波数が無負荷時の直列共振
周波数ｆ₁を維持した状態においては、図２のように出
力電圧Ｖ₂（ｆ₁）は、ピーク電圧Ｖ₂（ｆ₂）よりも
小さくなる。このとき、放電電流の値も小さくなるが、
これで十分な場合には、周波数を切換える必要がなく、
周波数切換制御部４を用いなくてもよい。

【００７１】しかし、出力電圧Ｖ₂（ｆ₁）では、放電
電流の値が所望の設定値よりも小さくなる場合には、周
波数切換制御部４により、交流電源５の周波数を負荷時
の直列共振周波数ｆ₂に近い周波数に切り換えることに
より、放電電流を大きくすることができる。このとき、
負荷時の直列共振周波数ｆ₂に切り換えることにより、
持続放電時において、出力電圧が最大となり、大きな放
電電流が得られる。交流電源５の周波数は、所望の放電
電流が得られるように切り換えられる。つまり周波数が
変化することで出力電圧を変化させることができ、放電
電流の制御をすることができる。周波数の可変範囲は、
負荷時の直列共振周波数ｆ₂以上で無負荷時の直列共振
周波数ｆ₁以下の範囲が好適である。

【００７２】逆に、出力電圧Ｖ₂（ｆ₁）でも、放電電
流が所望の設定値より大きい場合には、周波数をさらに
高い値に切り換えればよい。しかし、負荷時の共振特性
１１は、放電開始前の直列共振周波数ｆ₁近傍におい
て、なだらかなスロープとなっているから、放電電流の
大幅な減少はむずかしい。このような場合には、交流電
源５の電圧を下げるなどの方法で出力電圧を下げるよう
にする。

【００７３】このように、周波数を変えることにより出
力電圧制御が可能となる。なお、放電を持続させるた
め、出力電圧は、交流放電の持続放電期間中のサイクル
ごとの放電開始電圧および放電維持電圧よりも大きくす
ることは当然である。

【００７４】交流電源５の周波数を切り換えるには、一
例として、予め、周波数の異なる交流電源を２つ用意
し、放電開始後に手動スイッチにより交流電源を切り換
えればよい。この場合には、放電開始の検出を、操作者
がすることになるが、放電光を検出する手段を用いる場
合には自動的に検出することもできる。あるいは、交流
電源の投入後、所定時間経過したことをタイマーで検出
して周波数を切り換えてもよい。

【００７５】交流電圧発生部１として、図１６ないし図
１８を参照して説明した従来技術のように、スイッチン
グトランジスタを用いることができ、また、放電開始を
放電電流の検出により検知することもできる。このよう
な具体化手段を有する実施の形態について、以下に説明
する。

【００７６】図４は、本発明の第２の実施の形態のブロ
ック図である。図中、図１６，図１と同様な部分には同
じ符号を用いて説明を省略する。２１はスイッチング
部、２３は発振部である。この実施の形態は、図１ない
し図３を参照して説明した第１の実施の形態において、
交流電圧発生部１を具体化したものである。スイッチン
グトランジスタ２４，２５を駆動する駆動パルスの周波
数を切り換えることにより、交流電圧の周波数を切り換
え、トランス２２により交流電圧を昇圧するものであ
る。

【００７７】直流電源２０，スイッチング部２１，トラ
ンス２２，発振部２３は、図１の交流電圧発生部１に対
応する。図４には、キャパシタンス要素７のみを図示し
ているが、図１のインダクタンス要素６は、トランス２
２の漏れインダクタンスで実現し、キャパシタンス要素
７は、トランス２２の浮遊容量で実現している。もちろ
ん、チョークコイル、コンデンサを付加することによ
り、所望の共振特性を得てもよい。

【００７８】スイッチング部２１は、発振部２３からの
駆動パルスの周波数で、直流電源２０を断続的にオンオ
フして交流電圧に変換し、トランス２２を介し昇圧し、
コンデンサ２および放電電極３の直列回路に交流電圧を
供給する。

【００７９】すなわち、発振部２３は、パルス信号を発
生する。このパルス信号の駆動周波数は、周波数切換制
御部４によって制御される。スイッチングトランジスタ
２４，２５のベース端子は、発振部２３から交互にパル
ス信号を入力され、スイッチングトランジスタ２４，２
５は、入力されたパルス信号に応じて駆動される。この
パルス信号に応じて、スイッチングトランジスタ２４が
センタータップで２分割された１次側の巻線の１方に電
流をターンオンするときには、スイッチングトランジス
タ２５は、発振部２３により２分割された１次側巻線の
他方への電流をターンオフし、この動作が交互に繰り返
される。なお、後述するように、パルス幅制御を行なう
場合には、両スイッチングトランジスタ２４，２５がと
もにオフとなる期間がある。

【００８０】オン，オフ動作は、発振部２３から出力さ
れたパルス信号に応じて繰り返され、その結果、交流電
圧がトランス２２の１次側に供給されることになる。こ
の交流電圧はトランス２２により昇圧される。トランス
２２の２次側巻線は、コンデンサ２を介して放電電極３
の一端に接続され、放電電極３の他端にも接続されてい
るから、昇圧された交流電圧がコンデンサ１２を介して
放電電極３に供給される。

【００８１】図５ないし図７を併せて参照しながら、放
電開始前の周波数切換制御部４による周波数切換制御を
具体的に説明する。図５は、図４に示した発振部の出力
パルス信号の一例の波形図である。図５の横軸は時間で
あり、縦軸は電圧である。図６は、図５の波形を用いた
ときの動作を説明する線図である。図６の横軸は周波
数、縦軸は放電電極における出力電圧である。図７は、
放電電極間の電圧波形および放電電流波形の概要を表わ
す波形図である。

【００８２】図４の発振部２３に対し、周波数切換制御
部４が、図７に示されるように時間ｔ₀において放電開
始命令を与える。図５に示されるように、発振部２３か
ら出力されるパルス信号の駆動周波数は、ｆ_Hから、あ
る所定の変化特性で周波数ｆ₁に向かって減少する。同
時に、発振部２３から出力されるパルス信号のパルス幅
も、別の所定の変化特性でゼロから所定のパルス幅まで
増加する。上述した変化特性は、例えば、コンデンサＣ
と抵抗Ｒからなる時定数回路の出力で、パルス信号の駆
動周波数やパルス信号のパルス幅を電圧制御することに
より実現することができる。

【００８３】パルス信号の駆動周波数が、最初はｆ_Hよ
りも比較的高く、徐々に時間がたつにつれ、ｆ_Hからｆ
_Mを経てｆ₁に接近するようにしている。また、同時
に、パルス信号のパルス幅が、最初はゼロで、時間の経
過とともに、徐々にゼロから所定のパルス幅に向かって
増加するようにしている。その結果、図７において、ｔ
＝０の後、放電電極３間の電圧ピーク値の絶対値が、徐
々に上昇する。放電電極間のピーク電圧値が、直列共振
周波数ｆ₁またはこの近傍において、ピーク電圧レベル
に到達した場合に放電が開始する。放電開始命令の出力
時点から放電が開始されるまでの期間は、図７に示すよ
うに、１〜１００ｍｓ程度である。

【００８４】なお、パルス信号の駆動周波数およびパル
ス幅の少なくとも一方のみを上述したように変化させて
もよい。また、連続的に変化させるのではなく、とびと
びの離散的な値を徐々に変化させてもよい。放電開始後
は、パルス信号の駆動周波数およびパルス幅の少なくと
も一方が制御されて、放電電極間を流れる放電電流を制
御するために調整される。

【００８５】図１ないし図３を参照して説明した第１の
実施の形態では、無負荷時の直列共振周波数ｆ₁および
この近傍で絶縁破壊が発生し放電が開始されるように、
交流電源５の電圧および回路定数を設定した上で、放電
開始前における交流電源５の周波数を無負荷時の直列共
振周波数ｆ₁またはこの近傍の周波数に設定した。この
実施の形態でも、同様に、放電開始前における交流電源
５の周波数を設定することもできる。

【００８６】しかし、図５ないし図７を参照して説明し
たように、放電開始前において、パルス信号の駆動周波
数とパルス幅とを制御することによって、交流電源５の
電圧変動、放電を行なう周囲環境の変化などの影響を受
けにくく、無負荷時の直列共振周波数ｆ₁およびこの近
傍で確実に絶縁破壊が発生し放電を開始させることがで
きるようになる。また、放電開始前における交流電源５
の周波数を無負荷時の直列共振周波数ｆ₁よりも高い周
波数から接近するように変化させることによって、負荷
時の直列共振周波数ｆ₂を有する放電開始後の電流制御
とのつながりがよい。

【００８７】なお、図５に示した発振部の出力パルス信
号は、図４に示したスイッチングトランジスタ２４，２
５の一方のベース端子に入力される出力パルス信号であ
り、他方のベース端子には、この出力パルス信号の低レ
ベル期間において各パルス周期の半周期分ずれた同様の
出力パルス信号が出力される。

【００８８】スイッチング部２１の具体化手段として、
種々の構成を採用することができる。図示のものは、図
１６を参照して説明した従来技術のスイッチングトラン
ジスタ２４，２５を用いるもので、中点タップ付きのト
ランス２２に接続される。このほか、従来技術として引
用した特公昭６１−２２５５５号公報に記載のハーフブ
リッジ型のインバータ構成や、スイッチング素子に逆導
通サイリスタを用いる構成にしたり、特公昭６２−４０
９４８号公報に記載の半波型インバータ構成にしたりす
ることができる。

【００８９】図示のスイッチング部２１は、発振部２３
から供給される駆動信号によりオンオフ制御がなされる
他励式であるが、発振部２３を必要とせず、スイッチン
グ部２１の内部でスイッチング周波数が自律的に決定さ
れる自励式のものでもよい。スイッチングトランジスタ
２４，２５は、スイッチング素子としての単なる一例で
あり、ＦＥＴも好適である。

【００９０】なお、スイッチング部２１の具体的構成に
ともない、トランス２２の構成も、中点タップなし、あ
るいは、補助巻線を有するもの等、若干変更する必要が
ある場合もある。また、トランス２２には昇圧トランス
を用いるが、スイッチング部２１において、直ちに放電
に必要な電圧が得られ、スイッチング動作をさせるのに
トランスが必要とされない場合には、トランス２２を省
略してもよい。

【００９１】発振部２３としては、抵抗値と容量値の積
で発信周波数が決まる非安定マルチバイブレータを用い
ることができ、容量値の異なる２つのコンデンサを切り
換えるか、抵抗値の異なる２つの抵抗器を切り換えるこ
とにより発振周波数を切り換えることができる。また、
電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を用いることもでき、制
御電圧を切り換えることにより発振部の周波数を切り換
えることができる。

【００９２】この第２の実施の形態においては、発振部
２３から出力される駆動パルスを、パルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）信号とする場合には、パルス幅、言い換えれば、デ
ューティ比を変えることによっても出力電圧を変えるこ
とができるため、放電電流の調整をデューティ比を変え
ることによっても行なうことができる。特に、出力電圧
がＶ₂（ｆ₁）のとき、放電電流の値が所望の設定値よ
りまだ大きい場合に、デューティ比を小さくすることに
より放電電流をさらに小さくすることができる。

【００９３】図８は、本発明の第３の実施の形態のブロ
ック図である。図中、図１６，図１，図４と同様な部分
には同じ符号を用いて説明を省略する。３０は電流検出
部である。この実施の形態は、図４を参照して説明した
第２の実施の形態に、放電開始を検出するための電流検
出部３０を設けたものである。

【００９４】電流検出部３０は、トランス２２の２次側
端子のうち、接地されコンデンサ２が接続されていない
側の端子と、放電電極３の電極のうちコンデンサ２が接
続されていない側の電極との間に挿入され、放電電極３
を流れる電流を検出する。絶縁破壊を発生させ放電が開
始されると、放電電流が流れるから、周波数切換制御部
４は、例えば、検出された電流の絶対値が所定値を超え
たことを検出して、発振部２３の周波数を切り換え、放
電電流が所望の設定値になるようにする。したがって、
放電の開始を自動的に検出することができる。電流検出
部３０としては、例えば、抵抗値の小さな抵抗器にかか
る電圧を整流および平滑することにより実現できる。

【００９５】放電開始前から持続放電に至る動作、およ
び持続放電時の放電電流値の設定動作については、図１
ないし図３を参照して説明した第１の実施の形態、図４
ないし図７を参照して説明した第２の実施の形態の動作
と同様である。

【００９６】図９は、本発明の第４の実施の形態のブロ
ック図である。図中、図１６，図１，図４，図８と同様
な部分には同じ符号を用いて説明を省略する。３５は制
御部である。この実施の形態は、図８を参照して説明し
た第３の実施の形態において、周波数切換制御部４の機
能を拡大したもので、放電電流のフィードバック制御を
も行なうものであり、この部分を制御部３５として図示
している。

【００９７】制御部３５においては、放電電流が検出さ
れないうちは、発振部２３の発信周波数が無負荷時の直
列共振周波数ｆ₁またはこの近傍になるように設定す
る。放電電流が検出されている状態においては、放電電
流の値が所望の設定値になるように、発振部２３から出
力されるパルス幅変調（ＰＷＭ）型の駆動パルスの周波
数またはパルス幅を制御する。

【００９８】放電電流が検出され始めたときに、放電電
流が設定値より小さい場合は、駆動パルスの周波数を低
くし、負荷時の共振周波数ｆ₂に近づける方向に変化さ
せる。その結果、出力電圧が高くなるため、放電電流は
増加し、設定値に近づく。設定値を超えると、逆に駆動
パルスの周波数を高くして、その結果、出力電圧が低く
なるため、設定電流が維持される。

【００９９】放電電流が検出され始めたときの放電電流
が設定値より大きいときには、駆動パルスのパルス幅を
狭く、言い換えれば、デューティ比を小さくする。その
結果、２次側への供給エネルギーが小さくなるため、放
電電流は少なくなり、設定電流に近づく。放電電流が設
定値を下回ると、逆に駆動パルスの幅を広くし、その結
果、２次側への供給エネルギーが増し、設定電流が維持
される。なお、駆動パルスのパルス幅は、発振開始前後
においては、最大幅、デューティ比では５０％近くにな
るようにすることが望ましい。

【０１００】上述した周波数・パルス幅制御によるフィ
ードバックを、制御部３５を用いて行なうことにより、
駆動パルスの周波数を放電の開始に必要な周波数に設定
することに加えて、放電電流が一定になるように制御す
ることができる。

【０１０１】また、直流電源２０として、電池を用いる
場合には、使用時間につれて直流電源の出力が低下し、
動作特性が変化したり、所望の放電電流が得られなくな
るおそれがある。そのため、直流電源２０の電圧を検出
して、電圧の低下に応じて駆動パルスのパルス幅を最大
幅に近づけるようにしてもよい。このような直流電源の
出力低下対策は、図４を参照して説明した第２の実施例
にも適用できる。

【０１０２】上述した第３，第４の実施の形態において
は、図１ないし図７を参照して説明した第１，第２の実
施の形態の構成を前提として、放電電流値の設定、放電
電流のフィードバック制御等について説明した。しか
し、図１６ないし図１８を参照して説明した従来の技術
のように、直列共振特性を有する交流電圧発生部を有す
るものにおいても、この回路の直列共振周波数をｆ₂と
すれば、その直列共振特性は、図２の負荷時の共振特性
１１と同様である。したがって、同様な周波数制御やパ
ルス幅制御により、放電電流値の設定、さらには放電電
流のフィードバック制御をすることができる。この場
合、駆動パルスの周波数は、放電開始前において、ｆ₂
またはこの近傍に設定することが望ましい。

【０１０３】また、図１ないし図７を参照して説明した
第１，第２の実施の形態の構成を変更することもでき、
以下説明する。しかし、以下の実施の形態を前提として
も、図８，図９を参照して説明した放電電流値の設定、
放電電流のフィードバック制御等は可能である。

【０１０４】図１０は、本発明の第５の実施の形態の概
要構成図である。図１１は、放電電極間の電圧波形およ
び放電電流波形の概要を表わす波形図である。図中、図
１６，図１と同様な部分には同じ符号を用いて説明を省
略する。４０はダイオード、４１は抵抗、４５は放電電
極間の電圧波形、４６は放電電流波形である。図１を参
照して説明した第１の実施の形態に対し、放電電極３と
並列に、ダイオード４０と抵抗４１の直列回路が接続さ
れる。コンデンサ２およびダイオード４０と抵抗４１の
直列回路は、クランプ回路を構成する。

【０１０５】放電電極３は、最初、放電開始前の高イン
ピーダンス状態にある。また、抵抗４１は、限流抵抗で
あり、抵抗値が比較的大きい。したがって、交流電源５
の負荷は、実質的にインダクタンス要素６とキャパシタ
ンス要素７の直列接続のみとなっている。交流電源５の
周波数を、インダクタンス要素６とキャパシタンス要素
７の直列共振周波数ｆ₁またはこの近傍に設定してお
き、交流電圧を供給すると、交流電圧発生部１の出力端
子には、大きな直列共振電圧が発生する。

【０１０６】この直列共振電圧がダイオード４０に対し
て順方向となる場合には、ダイオード４０と抵抗器４１
の直列回路を通して、コンデンサに２にわずかながら電
流が流れ、一方向の充電がなされる。直列共振電圧がダ
イオード４０に対して逆方向となる場合には、交流電圧
発生部１の出力端子に発生する直列共振電圧に、コンデ
ンサ２に充電された同方向の電圧が加えられて、放電電
極３に印加されることになる。

【０１０７】したがって、図１１の放電電極間の電圧波
形４５のように放電電極３に印加される電圧波形は、下
限がほぼゼロ電位近傍にクランプされた正弦波状の交流
波形となる。そして、徐々に交流波形のピークの絶対値
が上昇し、数サイクル経過後、絶縁が破壊され気中放電
が開始し、図１１の放電電流波形４６のように放電電流
が流れる。

【０１０８】絶縁破壊を発生させ放電が開始されると、
放電電極３間は低インピーダンスの負荷状態となる。そ
の結果、キャパシタンス要素７にコンデンサ２のキャパ
シタンスが並列に加わることになる。抵抗４１は、抵抗
値が比較的大きいから、この影響はわずかである。した
がって、交流電源５の負荷は、キャパシタンス要素７と
コンデンサ２が並列接続されたものとインダクタンス要
素６との直列共振回路となる。したがって、放電開始後
は、第１の実施の形態の場合と同様、図２の負荷時の共
振特性１１のように、放電電極３における出力電圧は、
負荷時の直列共振周波数ｆ₂においてピーク電圧Ｖ
₂（ｆ₂）をとる。

【０１０９】クランプ回路を設けることにより、絶縁破
壊を発生させ放電を開始させる際に、コンデンサ２にお
いて、共振電圧の半波分だけ振幅を上昇させることがで
き、第１の実施の形態の場合に比べ、交流電源５の電圧
が低くても、放電を開始させることができる。スイッチ
ング部を有し直流電源を交流に変換するものでは、直流
電源の電圧が低くても、放電を開始させることができ
る。交流電圧発生部１として、昇圧トランスを有するも
のを用いる場合には、昇圧比を小さくすることができ
る。

【０１１０】ダイオードは、耐圧を考慮して、複数本を
直列接続したものを用いてもよい。また、必ずしもダイ
オードである必要はなく、順方向のときに電流を流し逆
方向の時には電流を流さない単方向性素子や単方向性素
子を含む複合回路等の単方向性導通回路であればよい。
図１０のクランプ回路は、正クランパであるが、ダイオ
ード４０の極性を反対にして負クランパとしてもよい。
あるいは、ダイオード４０と直列に所定電圧のバイアス
電圧源を挿入し、ベースクランパ，ピーククランパとし
てもよい。クランプ回路は、直流分のない波形に直流分
を付加するものであり、直流分が付加されることによっ
て、放電開始させることができ、また、さらには安定に
放電開始させることができるものであればよい。

【０１１１】なお、抵抗４１は、抵抗値が比較的大きい
が、放電中は若干の悪影響があるから、放電の開始後に
おいては、図示しないスイッチによりコンデンサ２から
切り離してもよい。

【０１１２】具体例を説明する。コンデンサ２の静電容
量を、２０〜１００ｐＦ、放電開始前における無負荷時
の直列共振周波数を１０〜３００ｋＨｚ、抵抗４１の抵
抗値を１０ｋΩ〜１００ＭΩとすることができる。より
好適な第１の例として、コンデンサ２の静電容量を、２
０〜４０ｐＦの範囲内の値、典型例として３０ｐＦ前後
にし、放電開始前における無負荷時の直列共振周波数を
約１００ｋＨｚとしたとき、抵抗４１の抵抗値を約１０
ＭΩとした。より好適な第２の例として、コンデンサ２
の静電容量を、約６０ｐＦにし、放電開始前における無
負荷時の直列共振周波数を約６０ｋＨｚとしたとき、抵
抗４１の抵抗値を約１ＭΩとした。

【０１１３】図１２は、本発明の第６の実施の形態の概
要構成図である。図中、図１６，図１と同様な部分には
同じ符号を用いて説明を省略する。５０は、バイパス用
高抵抗である。図１を参照して説明した第１の実施の形
態に対し、コンデンサ２と並列にバイパス用高抵抗５０
が接続される。交流電圧発生部１の出力端子は、この並
列回路を介して放電電極３に接続される。

【０１１４】放電電極３は、最初、放電開始前の高イン
ピーダンス状態にある。バイパス用高抵抗５０の抵抗値
は、かなり大きい。したがって、交流電源５の負荷は、
実質的にインダクタンス要素６とキャパシタンス要素７
の直列接続のみとなっている。交流電源５の周波数を、
インダクタンス要素６とキャパシタンス要素７の直列共
振周波数ｆ₁またはこの近傍に設定しておき、交流電圧
を供給すると、交流電圧発生部１の出力端子には、大き
な直列共振電圧が発生する。この共振電圧は、上述した
並列回路と放電電極３の直列接続回路により分圧され
て、放電電極３に印加され、図３の放電電極間の電圧波
形１５のように徐々に共振波形のピークの絶対値が上昇
し、共振波形の数サイクル経過後、気中放電が開始し、
図３の放電電流波形１６のように放電電流が流れる。

【０１１５】絶縁破壊を発生させ放電が開始されると、
放電電極３間は低インピーダンスの負荷状態となる。そ
の結果、キャパシタンス要素７にコンデンサ２のキャパ
シタンスが並列に加わることになる。バイパス用高抵抗
５０は、高インピーダンスであるから、この影響はわず
かである。したがって、交流電源５の負荷は、キャパシ
タンス要素７とコンデンサ２が並列接続されたものとイ
ンダクタンス要素６との直列共振回路となる。したがっ
て、放電開始後は、第１の実施の形態の場合と同様、図
２の負荷時の共振特性１１のように、放電電極３におけ
る出力電圧は、負荷時の直列共振周波数ｆ₂においてピ
ーク電圧Ｖ₂（ｆ₂）をとる。

【０１１６】バイパス用高抵抗５０を付加することによ
り、絶縁破壊を発生させ放電を開始させる際に、コンデ
ンサ２をバイパスさせることができ、第１の実施の形態
の場合に比べ、交流電源５の電圧が低くても、放電を開
始させることができる。スイッチング部を有し直流電源
を交流に変換するものでは、直流電源の電圧が低くて
も、放電を開始させることができる。交流電圧発生部１
として、昇圧トランスを有するものを用いる場合には、
昇圧比を小さくすることができる。

【０１１７】なお、バイパス用高抵抗５０は高抵抗では
あるが、放電中は若干の悪影響があるから、放電の開始
後においては、図示しないスイッチによりコンデンサ２
から切り離してもよい。

【０１１８】具体例を説明する。コンデンサ２の静電容
量を、２０〜１００ｐＦ、放電開始前における無負荷時
の直列共振周波数を１０〜３００ｋＨｚ、バイパス用抵
抗５０の抵抗値を１０ｋΩ〜１００ＭΩとすることがで
きる。より好適な第１の例として、コンデンサ２の静電
容量を、２０〜４０ｐＦの範囲内の値、典型例として３
０ｐＦ前後にし、放電開始前における無負荷時の直列共
振周波数を約１００ｋＨｚとしたとき、バイパス用抵抗
５０の抵抗値を約１０ＭΩとした。より好適な第２の例
として、コンデンサ２の静電容量を、約６０ｐＦにし、
放電開始前における無負荷時の直列共振周波数を約６０
ｋＨｚとしたとき、バイパス用抵抗５０の抵抗値を約１
ＭΩとした。

【０１１９】このように、バイパス用抵抗５０は高抵抗
であるから、実際に装置を製作する際には、配線基板等
の絶縁抵抗も考慮して抵抗値を決める必要があり、逆
に、基板の絶縁抵抗やコンデンサ２の絶縁抵抗でバイパ
ス用抵抗５０を実現できるように設計することもでき
る。

【０１２０】図１３は、本発明の第７の実施の形態のブ
ロック図である。図中、図１６，図１，図４，図８，図
９と同様な部分には同じ符号を用いて説明を省略する。
６０は抵抗部である。この実施の形態は、図９を参照し
て説明した第４の実施の形態において、放電回路の低電
位電極側に抵抗部６０を挿入し、制御部３５の機能を拡
大したものであり、抵抗部６０の抵抗値を可変にするこ
とにより、放電電流の設定、さらには、フィードバック
制御をするものである。まず、この第７の実施の形態を
説明する前に、放電回路の抵抗を可変にすることによ
り、放電電流を広範囲にかつ安定に供給する動作原理に
ついて説明する。

【０１２１】図１４は、従来の放電回路であり、図１５
は、放電回路内の抵抗が可変の放電回路である。図中、
図１６、図１と同様な部分には同じ符号を用いて説明を
省略する。６５は限流抵抗、７０は挿入抵抗、７１は抵
抗挿入スイッチである。なお、交流電源５を用いた例で
図示しているが、以下の説明は、直流電源の場合でも同
様である。

【０１２２】図１４の従来の放電回路においては、交流
電源５の出力は、電源等の内部抵抗および限流抵抗６５
を介して放電電極３に接続される。電源等の内部抵抗
は、インピーダンスが若干変化する。したがって、放電
電極３からみた回路の内部インピーダンスは、その変化
範囲が一定の狭い範囲内にあった。したがって、従来の
方式では、内部インピーダンス変化範囲内で出力電圧が
変化するため、放電電流の変化可能な範囲は内部インピ
ーダンスの変化範囲により限定される。

【０１２３】一般に、放電回路では、交流電源５の出力
電圧を変化させることにより放電電流の制御を行なって
いる。よって、放電電流を小さくしようとすると、出力
電圧を下げる必要がある。しかし、出力電圧が低下し、
放電電極における放電維持電圧に近くなると放電が不安
定になり、場合によっては放電が停止する。

【０１２４】すなわち、放電を安定に行なうためには、
出力電圧が常に放電維持電圧に対し余裕のある範囲で電
流を調整しなければならない。しかし、従来の方式では
内部インピーダンスの変化範囲が狭いため、放電電流の
調整可能な範囲も狭くなる。また、放電電流を小さくす
るためには、内部インピーダンスを大きくしなければな
らないが、これによる電力損失が大きいため、効率が悪
くなるという問題がある。

【０１２５】図１５の放電回路においては、放電回路内
の放電電極３の低電位側に挿入抵抗７０が挿入され、こ
れと並列に抵抗挿入スイッチ７１が接続される。抵抗挿
入スイッチ７１としては、手動スイッチでもよいが、制
御側と電気的に絶縁することができるフォトカプラ型の
ＦＥＴスイッチが好適である。

【０１２６】この放電回路において、低い放電電流の設
定を行なう場合、抵抗挿入スイッチ７１をオフにして放
電電極３の低圧側に挿入抵抗７０が接続される状態にす
る。これにより、放電電極からみた内部インピーダンス
が増加し、出力電圧が放電維持電圧に対して余裕ができ
るため、より低い放電電流を安定して得ることができ
る。また、高い放電電流の設定を行なう場合、抵抗挿入
スイッチ７１をオンにして挿入抵抗７０をバイパスさせ
る状態にする。これにより、放電電極３からみた内部イ
ンピーダンスを小さくし、より高い放電電流を得ること
ができるため、効率が良くなる。

【０１２７】上述したように、放電電流が小さいときは
回路に挿入抵抗７０を挿入し、放電電流が大きいときは
挿入抵抗７０をバイパスさせて、電極からみた内部イン
ピーダンスの変化範囲を変えることで効率良くかつ放電
電流の設定可能な範囲を広げることができる。

【０１２８】この放電回路の動作を説明する。交流電源
１で高圧を発生させると、放電電極３間で絶縁破壊が生
じ、回路内に放電電流が流れる。このとき、抵抗挿入ス
イッチ７１はオン状態にしておくことが望ましい。出力
電圧をＶ_out、限流抵抗６５の抵抗値をＲ、定常放電時
の放電電極３間のインピーダンスをｒ_gとする。回路内
に流れる放電電流をＩとすると、放電電流Ｉは、以下の
式で表される。Ｉ＝Ｖ_out／（Ｒ＋ｒ_g）ここで放電電流Ｉを小さくしようとすると出力電圧Ｖ
_outを下げる必要があり、放電維持電圧に近づいてくる
のでこの状態において放電は不安定となる。放電電流Ｉ
を小さくしようとするとき、抵抗挿入スイッチ７１をオ
フにして、挿入抵抗７０を回路内に挿入すると、この挿
入抵抗７０の抵抗値をｒとすると、放電電流Ｉ’は以下
の式で表される。Ｉ’＝Ｖ_out／（Ｒ＋ｒ＋ｒ_g）つまり、出力電圧Ｖ_outを維持したまま、挿入抵抗７０
を挿入する前の放電電流Ｉに比べて放電電流を１段階小
さくすることができる。

【０１２９】なお、挿入抵抗７０を挿入した状態で、ス
テップ的に１段階小さくなった放電電流を大きくする必
要がある場合には、出力電圧Ｖ_outを上げればよい。例
えば、放電電流を検出して、放電電流をフィードバック
制御する定電流制御方式を用いている場合には、挿入抵
抗７０を挿入する前の放電電流Ｉに等しくなるように出
力電圧が上がる。

【０１３０】このように出力電圧が放電維持電圧に対し
て余裕をもつため、小さな放電電流において放電の安定
度が高くなる。すなわち、電極からみた回路の内部イン
ピーダンスを増加させることにより、より低い放電電流
が安定的に得られ、結果として放電電流の設定範囲が広
くなる。

【０１３１】また、挿入抵抗７０を複数用意してその中
から１つを選択するか、可変抵抗にしたりして、より細
かに抵抗値を設定することにより、さらに効率の良い放
電を行なうことができる。この場合、抵抗挿入スイッチ
７１をなくしてもよい。また、検出された放電電流に基
づいて挿入抵抗７０の抵抗値を変化させ、抵抗値を変化
させることによる放電電流のフィードバック制御を行な
うこともできる。

【０１３２】図１３に戻り、本発明の第７の実施の形態
の動作を説明する。抵抗部６０は、図１５を参照して説
明した挿入抵抗７０と抵抗挿入スイッチ７１の並列回
路、または、可変抵抗を含む。限流抵抗６５は図示して
いない。限流抵抗６５を抵抗部６０内に含めてもよい。
電流検出部３０が、接地側に接続されているので、抵抗
部６０は、電流検出部３０と放電電極の低電位側との間
に挿入される。

【０１３３】この実施の形態では、放電電流が検出され
ない放電開始前においては、抵抗部６０の抵抗値を低く
する。また、放電電流が検出され始めたときの放電電流
が設定値より大きいときには、駆動パルスのパルス幅を
狭く、言い換えれば、デューティ比を小さくするととも
に、抵抗部６０の抵抗値を大きくする。その結果、内部
インピーダンスがステップ的に大きくなるため、放電電
流は少なくなり、設定電流に近づく。放電電流が設定値
を下回ると、駆動パルスの幅を広くし、その結果、出力
電圧が高くなるため、設定電流が維持される。同時に周
波数を制御してもよい。

【０１３４】上述した抵抗部６０の制御を、周波数・パ
ルス幅制御によるフィードバックを行なう制御部３５で
行なうことにより、効率良くかつ放電電流の設定範囲を
広げることができる。

【０１３５】また、直流電源２０として電池を用いる場
合、直流電圧の低下を検出したときには、手動で、また
は自動的に、抵抗部６０の抵抗値を低くするように切り
換えてもよい。このような直流電源の出力低下対策は、
他の実施の形態にも適用できる。

【０１３６】図１３，図１４，図１５を参照して説明し
た放電回路の内部インピーダンスを変える方法は、図１
ないし図７等を参照して説明した第１，第２の実施の形
態などの構成を前提とする必要はなく、図１６ないし図
１８を参照して説明した従来の技術においても、また、
直流の高圧電源を用いる放電回路においても適用するこ
とができる。

【０１３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、放電を開始させるための手段として複雑な回
路構成を必要とせず、これにより、部品点数が減少し、
小型な構成の放電電流供給装置を実現できるという効果
がある。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電圧変換回路
が不要となり、この点でも、放電電流供給装置を小規模
にすることができるという効果がある。また、交流電圧
発生部内の電源電圧が比較的低くても放電を開始させる
ことができるという効果がある。光ファイバの融着接続
装置に用いる場合には、融着接続装置の小型化ができる
という効果がある。

【０１３８】駆動パルスの駆動周波数およびまたはパル
ス幅をを変化させることにより、放電電流の設定をする
場合には、電源の入力電圧許容範囲および、放電電流の
設定可能範囲が広くなるという効果がある。光ファイバ
の融着接続に用いる場合には、加熱温度の調整が容易と
なり、例えば、光ファイバの被覆材を除去する際には、
放電電流を小さくして比較的低い温度で加熱するように
し、融着接続をする際には、放電電流を大きくして比較
的高い温度で加熱するようにすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の概要構成図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施の形態の動作を説明する線
図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の放電電極間の電圧
波形および放電電流波形の概要を表わす波形図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態のブロック図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施の形態における発振部の出
力パルス信号の一例の波形図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態の動作を説明する線
図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態の放電電極間の電圧
波形および放電電流波形の概要を表わす波形図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態のブロック図であ
る。

【図９】本発明の第４の実施の形態のブロック図であ
る。

【図１０】本発明の第５の実施の形態の概要構成図であ
る。

【図１１】本発明の第５の実施の形態の放電電極間の電
圧波形および放電電流波形の概要を表わす波形図であ
る。

【図１２】本発明の第６の実施の形態の概要構成図であ
る。

【図１３】本発明の第７の実施の形態のブロック図であ
る。

【図１４】従来の放電回路図である。

【図１５】放電回路内の抵抗が可変の放電回路図であ
る。

【図１６】従来技術のブロック図である。

【図１７】図１６に示した直流高電圧発生回路図の一例
を示す回路図である。

【図１８】従来技術の放電電極間の電圧波形および放電
電流波形の概要を表わす波形図である。

【符号の説明】

１…交流電圧発生部、３…放電電極、４…周波数切換制
御部、５…交流電源、６…インダクタンス要素、７…キ
ャパシタンス要素、１０…無負荷時の共振特性、１１…
負荷時の共振特性、２３…発振部、３０…電流検出部、
３５…制御部、４０…ダイオード、４１…抵抗、５０…
バイパス用高抵抗、６０…抵抗部、６５…限流抵抗、７
０…挿入抵抗、７１…抵抗挿入スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号特願平7−236549 (32)優先日平７(1995)９月14日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (72)発明者飯塚和夫東京都大田区大森西七丁目６番31号住電オプコム株式会社内 (72)発明者深井真澄東京都大田区大森西七丁目６番31号住電オプコム株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電圧発生部の出力をコンデンサを介し
て放電電極に供給する放電電流供給方法において、交流
電圧の周波数が前記交流電圧発生部内の直列共振周波数
またはこの近傍にあるときに絶縁破壊を発生させ放電が
開始されることを特徴とする放電電流供給方法。
【請求項２】放電開始後に前記交流電圧の周波数を変え
ることにより放電電流を制御することを特徴とする請求
項１に記載の放電電流供給方法。
【請求項３】前記交流電圧発生部は、直流電源を駆動パ
ルスによりスイッチングして交流電圧を発生させ、前記
駆動パルスの駆動周波数を変えることにより放電電流の
制御をすることを特徴とする請求項２に記載の放電電流
供給方法。
【請求項４】前記交流電圧発生部は、直流電源を駆動パ
ルスによりスイッチングして交流電圧を発生させ、前記
駆動パルスのパルス幅を変えることにより放電電流の制
御をすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
１項に記載の放電電流供給方法。
【請求項５】前記交流電圧発生部の出力をクランプして
高インピーダンス状態の前記放電電極に供給することを
特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の放
電電流供給方法。
【請求項６】前記交流電圧発生部の出力を高抵抗を介し
て高インピーダンス状態の前記放電電極に供給すること
を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の
放電電流供給方法。
【請求項７】前記交流電圧発生部の出力を前記コンデン
サを介して抵抗が直列に接続された前記放電電極に供給
し、前記抵抗の抵抗値を変えることにより前記放電電極
からみた回路の内部インピーダンスを変化させることを
特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の放
電電流供給方法。
【請求項８】前記交流電圧の周波数を前記直列共振周波
数またはこの近傍に設定することにより前記絶縁破壊を
発生させ前記放電が開始されることを特徴とする請求項
１ないし７のいずれか１項に記載の放電電流供給方法。
【請求項９】前記交流電圧の周波数を前記直列共振周波
数に接近するように変化させることにより前記絶縁破壊
を発生させ前記放電が開始されることを特徴とする請求
項１ないし７のいずれか１項に放電電流供給方法。
【請求項１０】前記交流電圧の周波数を前記直列共振周
波数よりも高い周波数から前記直列共振周波数に接近す
るように変化させることにより前記絶縁破壊を発生させ
前記放電が開始されることを特徴とする請求項９に記載
の放電電流供給方法。
【請求項１１】交流電圧発生部の出力がコンデンサを介
して放電電極に接続される放電電流供給装置において、
交流電圧の周波数が前記交流電圧発生部内の直列共振周
波数またはこの近傍にあるときに絶縁破壊を発生させ放
電が開始されることを特徴とする放電電流供給装置。
【請求項１２】放電開始後に前記交流電圧の周波数を変
えることにより放電電流を制御する制御部を有すること
を特徴とする請求項１１に記載の放電電流供給装置。
【請求項１３】前記交流電圧発生部は、直流電源を駆動
パルスによりスイッチングして交流電圧を発生させるも
のであり、前記制御部は、前記駆動パルスの駆動周波数
を変えることにより放電電流を制御することを特徴とす
る請求項１２に記載の放電電流供給装置。
【請求項１４】前記交流電圧発生部は、直流電源を駆動
パルスによりスイッチングして交流電圧を発生させるも
のであり、前記制御部は、前記駆動パルスのパルス幅を
変えることにより放電電流の制御をすることを特徴とす
る請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の放電電
流供給装置。
【請求項１５】前記交流電圧発生部の出力をクランプし
て高インピーダンス状態の前記放電電極に供給する手段
を有することを特徴とする請求項１１ないし１４のいず
れか１項に記載の放電電流供給装置。
【請求項１６】前記放電電極と並列に単方向性導通回路
が接続されることを特徴とする請求項１５に記載の放電
電流供給装置。
【請求項１７】前記単方向性導通回路は、ダイオードと
抵抗器の直列接続回路を有することを特徴とする請求項
１６に記載の放電電流供給装置。
【請求項１８】前記コンデンサに高抵抗のバイパス抵抗
が並列接続されることを特徴とする請求項１１ないし１
４のいずれか１項に記載の放電電流供給装置。
【請求項１９】放電開始後に前記バイパス抵抗を前記コ
ンデンサの少なくとも一方の端子から切り離す手段を有
することを特徴とする請求項１８に記載の放電電流供給
装置。
【請求項２０】前記交流電圧発生部は、昇圧トランスを
有することを特徴とする請求項１１ないし１９のいずれ
か１項に記載の放電電流供給装置。
【請求項２１】交流電圧発生部の出力が前記コンデンサ
を介して抵抗が直列に接続された前記放電電極に接続さ
れ、前記抵抗の抵抗値が可変であることにより前記放電
電極からみた回路の内部インピーダンスが変化すること
を特徴とする請求項１１ないし２０のいずれか１項に記
載の放電電流供給装置。
【請求項２２】前記抵抗は、１または複数の抵抗からな
り、少なくとも１つの前記抵抗の両端にオンオフスイッ
チ手段が接続されることを特徴とする請求項２１に記載
の放電電流供給装置。
【請求項２３】前記交流電圧の周波数が前記直列共振周
波数またはこの近傍に設定されることにより前記絶縁破
壊を発生させ前記放電が開始されることを特徴とする請
求項１１ないし２２のいずれか１項に記載の放電電流供
給装置。
【請求項２４】前記交流電圧の周波数が前記直列共振周
波数に接近するように変化することにより前記絶縁破壊
を発生させ前記放電が開始されることを特徴とする請求
項１１ないし２２のいずれか１項記載の放電電流供給装
置。
【請求項２５】前記交流電圧の周波数が前記直列共振周
波数よりも高い周波数から前記直列共振周波数に接近す
るように変化することにより前記絶縁破壊を発生させ前
記放電が開始されることを特徴とする請求項２４に記載
の放電電流供給装置。
【請求項２６】放電電極間に発生させた気中放電により
光ファイバを融着接続する光ファイバ融着接続装置にお
いて、請求項１１ないし２３のいずれか１項に記載の放
電電流供給装置を有することを特徴とする光ファイバ融
着接続装置。
【請求項２７】放電電極間に発生させた気中放電により
光ファイバを融着接続する光ファイバ融着接続装置にお
いて、請求項２４または２５に記載の放電電流供給装置
を有することを特徴とする光ファイバ融着接続装置。