JPS61132025A - 管路送電線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ発明の技術分野］ 本発明は直流高電圧を送電する管路送電線の改良に関す
るものである。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、核融合装置における中性粒子入射装置の高電圧直
流電源には管路送電線が採用されてきている。第４図は
、この種の電源装置に用いられている管路送電線の構成
例を示すものである。図において、１は直流高電圧を発
生する加速用の高圧電源、２はこの高圧電′ｆ１１から
の直流高電圧を入／切するスイッチ、３は高圧電ａ１１
の負荷となるイオン源のフィラメントチャンバ、４はフ
ィラメント、５はイオン源のアークチャンバ、６はイオ
ン源の正電極、７はイオン源の負電極、８はイオン源の
接地Ｎ？ｌｉ、９は減速用の高圧電源、１０〜１２は高
圧電８ｉ１の出力電位に浮いたフィラメント電源、アー
ク電源等の高電位部電源、１３〜１５はこれら高電位部
電源１０〜１２を接地電位より夫々絶縁する絶縁変圧器
、１６は同じく高電位部電源１０〜１２の出力をイオン
源へ導く電カケープル、１７は管路送電線の外管、１８
は同じく管路送電線の内管、１つは同じく管路送電線の
外管１７と内管１８との間の浮遊静電容量、２０は高圧
電源１の出カケープルの帰線、２１は高電位部電源１０
〜１２を高圧電ＷＡ１出力に固定するための電位固定用
抵抗である。なお管路送電線の内管１８は、スイッチ２
を介して高圧電源１の出力端にケーブルにより接続され
ている。

かかる管路送電線を用いた電源装置において、負荷であ
るイオン源は予め高電位部電源１０〜１２の出力が供給
されて、アークチャンバ５の中にアーク放電によりソー
スプラズマを生成する。次いでスイッチ２を閉じること
により、高圧電源１の出力電圧がイオン源の正電極６に
印加されてソースプラズマからイオンビームが引き出さ
れる。

イオン源の正電極６．負電極７．接地電極８は、通常真
空中において数層の間隔で近接設置されているため、正
電極６．負電極７に電圧が印加されると非常に強い電解
を発生し、電極表面に小ざな突起物が存在するとしばし
ば放電破壊に至る。そして、イオン源内部で上記の放電
破壊が発生すると、高圧電源１の出力電位に固定される
各機器、例えば絶縁変圧器１３〜１５、内管１８の浮遊
静電容量および高圧電源１の浮遊静電容量に貯えられた
エネルギーは一気に放出されて、イオン源内部の放電破
壊の発生部において全て消費される。

この時、放電破壊の発生部に吸収されるエネルギーが数
十ジュール以上になると、電極表面に放電の痕跡が残り
イオン源の性能が著しく低下する。

そこで最近では、第５図の如くフェライト等の高周波磁
性材料からなるサージ抑制コア２２を内管１８および電
カケープル１６が貫通するように設置するか、或いは第
６図の如く、サージ抑制コア２２と抵抗器２３を設置し
て、サージ抑制コア２２のうず電流損と抵抗器２３のジ
ュール損として、上記浮遊静電容量の有するエネルギー
を吸収させるようにしている。この場合、サージ抑制コ
ア２２に印加される電圧時間積は、育′７図の如き等価
回路で評価することができる。すなわち、第７図におい
て第４図中の高圧電＃１１の出力電位に固定される各機
器の浮遊静電容量を表すキャパシタンス２４、電カケー
プル１６と帰線２０のインダクタンス２５、サージ抑制
コア２２のインダクタンス２６、抵抗器２３を表わす抵
抗２７を考えると、インダクタンス２６の高周波インピ
ーダンスが抵抗２７に比べて十分大きく、かつ抵抗２７
が（インダクタンス２５）／（キャパシタンス２４）の
比の平方根よりも十分大きい場合、サージ抑制コア２２
に印加される電圧時間積は次式で表わすことができる。

（電圧時間積）　　（キャパシタンス２４の放電電流）
×（抵抗２７）Ｘ（放電持続時間）−（キャパシタンス
２４の初期電圧）×（抵抗２７）Ｘ（キャパシタンス２
４） フェライト等の磁性材は飽和特性を有するため、この電
圧時間積により磁性材の必要量が略決まってしまう。し
たがって、高圧電源１の出力電圧つまりキャパシタンス
２４の初期電圧が高い程、また電源装置と負荷との間の
距離が長いつまりキャパシタンス２４が大きい程、サー
ジ抑制コア２２の大きざが大きくなる。

上述したように、第７図のキャパシタンス２４が大きく
なることは磁性材の必要量の増加を沼き、通常高周波磁
性材は高価であることから、これにより電源＠置のコス
トを大幅に上昇させてしまう。

そこで、キャパシタンス２４を可能な限り小さく。

する必要がある。しかしながら、従来第５図において絶
縁変圧器１３〜１５の浮遊静電容量に比べて管路送電線
の浮遊静電容量１つが小さかったために、浮遊静電容量
１９のエネルギーも全てサージ抑制コア２２で処理して
きたが、この種の電源設備の大型化に伴って電源装置と
負荷との間の距離が長くなってきている。このため、サ
ージ抑制コア２２が大形化し、設備配置上およびコスト
の上でも問題となってきている。

［発明の目的］ 本発明は上記のような問題を解決するために成されたも
ので、その目的はサージ抑制コアに印加される電圧時間
積を減少させてサージ抑制コアの小型化を図ることが可
能な管路送電線を提供することにある。

［発明の概要］ 上記目的を達成するために本発明では、内管と、この内
管の外側に設けられた外管と、高周波磁性材料からなり
上記内管が貫通するように設けられたサージ抑制コアと
を備えて成り、高圧電源からの直流高電圧を負荷へ送電
する管路送電線において、上記外管の負荷側を外管を兼
ねるエネルギー吸収用の抵抗要素を介して接地するよう
にしたことを特徴とする。

［発明の実施例コ 以下、本発明を図面に示す〜実施例について説明する。

第１図は、本発明による管路送電線を用いた電源装置の
構成例を示すものであり、図において第５図と同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。つまり第１図は、第５図に
おける管路送電線の外管１７の負荷側の一部を外管を兼
ねるセラミック等の抵抗材料からなる抵抗器２９で構成
してエネルギー吸収用の抵抗要素とし、かつ帰線２０を
管路送電線の外管１７の電源側ではなく、負荷側におい
て外管１７と接続するようにしたものである。ここで、
抵抗器２９の抵抗値はサージ抑制コア２２のインピーダ
ンス値との和が、管路のサージインピーダンス値よりも
小さくなるような大きさとしている。

かかる如く構成した管路送電線を用いた電源装置におい
て、負荷であるイオン源内部で前述の如き放電破壊が発
生すると、浮遊静電容量１９に蓄えられたエネルギーは
サージ抑制コア２２のインピーダンスと抵抗器２９のイ
ンピーダンスとの和によってピーク電流が制限されて放
電する。これにより、負荷であるイオン源内部の放電破
壊発生部に吸収されるエネルギーの大きざを極めて小さ
くすることができることになる。

上述したように本実施例による管路送電線は、内管１８
と、この内管１８の外側に設けられた外管１７と、フェ
ライト等の高周波磁性材料からなり上記内管１８が貫通
するように設けられたサージ抑制コア２１とを備えて成
り、高圧電源１からの直流高電圧を内管１８を介して負
荷であるイオン源へ送電する従来の管路送電線において
、上記外管１７の負荷側の一部を抵抗材料からなるエネ
ルギー吸収要素としての抵抗器２９で構成して、上記外
管１７の負荷側を外管を兼ねる当該抵抗器２９を介して
接地するようにしたものである。

従って、管路送電線の浮遊静電容量１９に蓄えられたエ
ネルギーを抵抗器２つにより吸収して、負荷であるイオ
ン源内部の放電破壊発生部に吸収されるエネルギーを小
さくすることができる。これにより、サージ抑制コア２
２に印加される電圧時間積を減少させ、その分だけサー
ジ抑制コア２２の大きさを小さくして小形化を図ること
が可能となる。よって、これを上記電源装置に適用した
場合には、設備配置が容易になると共にコストダウンを
図ることができる。

次に第２図は、本発明の他の実施例を示したものである
。つまり第２図は、第１図における外管を兼ねる抵抗器
要素を、絶縁材料からなる絶縁外管３０と、これと並列
に設置されて絶縁外管３０の両端を接続する抵抗器３１
とからエネルギー吸収用の抵抗要素を構成するようにし
たものでｉる。

かかる如く構成することにより、外管に機械的強度が要
求される場合、機械的強度の大きい材質を比較的容易に
選定できるので、第１図における外管を兼ねる抵抗器２
９と同等の機能を持たせることが可能である。

次に第３図は、本発明の他の実施例を示したものである
。つまり管路気中絶縁送電線の場合、第１図におけるよ
うに外管を兼ねる抵抗器２９を構成しても、通常外管を
兼ねる抵抗器２９よりも負荷側に管路送電線の外管１７
は設置しないので、外管を兼ねる抵抗器要素を、管路送
電線と別個に設けられた抵抗器３２を抵抗要素として代
用することもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、管路送電線本体の
浮遊静電容量に蓄えられたエネルギーを外管を兼ねる抵
抗要素を介して放電するように構成したので、サージ抑
制コアに印加される電圧時間積を減少させてサージ抑制
コアの小形化を図ることが可能な安価な管路送電線が提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図および
第３図は本発明の他の実施例を示す構成図、第４図およ
び第５図は従来の管路送電線を示す構成図、第６図およ
び第７図は従来の問題点を説明するための図である。 １．９・・・高圧電源、２，２８・・・スイッチ、３・
・・フィラメントチャンバ、４・・・フィラメント、５
・・・アークチャンバ、６〜８・・・電極、１０〜１２
・・・高電位都電源、１３〜１５・・・絶縁変圧器、１
６・・・電カケープル、１７．１８・・・管路送電線外
管、内管、１９・・・浮遊静電容量、２０・・・帰線、
２１．２３゜２９．３１・・・抵抗器、２２・・・サー
ジ抑制コア。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第４図 １フ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）内管と、この内管の外側に設けられた外管と、高
   周波磁性材料からなり前記内管が貫通するように設けら
   れたサージ抑制コアとを備えて成り、高圧電源からの直
   流高電圧を負荷へ送電する管路送電線において、前記外
   管の負荷側を外管を兼ねるエネルギー吸収用の抵抗要素
   を介して接地するようにしたことを特徴とする管路送電
   線。
2. （２）抵抗要素は、外管の負荷側の一部を抵抗材料から
   なる抵抗器で構成するようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項記載の管路送電線。
3. （３）抵抗要素は、外管の負荷側の一部を絶縁材料から
   なる絶縁外管と、この絶縁外管に並列接続された抵抗器
   とで構成するようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項記載の管路送電線。
4. （４）抵抗要素は、内管および外管とは別に設けられた
   抵抗器で構成するようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第（１）項記載の管路送電線。