JPS627378A - 静電高電圧発生装置 - 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】 ［発明の技術分野１ 本発明は、静電荷を機械的に運搬し、高電圧電極に蓄積
することにより高電圧を得る倍電圧静電高電圧発生装置
に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 一般に静電荷を機械的に運搬し、高電圧電極に蓄積する
ことによって高電圧を得るように構成した静電高電圧発
生装置としては、ペレットチェーン型高電圧発生装置と
ディスク型高電圧発生装置とが知られている。

ペレットチェーン型高電圧発生装置の原理は、第４図に
示すように多数の導電性ペレット１と絶縁体２とを交互
にかつフレキシブル的に接合してペレットチェーンの荷
電搬送ユニット３を作り、この荷電搬送ユニット３を接
地側プーリー４と高電圧側プーリー５との間で移送させ
、接地側インダクタ６に電源７から負の電圧を与えると
、導電性ペレット１に正電荷が静電誘導され、負電荷は
反発されて接地側プーリー４に逃げ、ペレット１には正
電荷が残って高電圧側プーリー７から高電圧電極８に向
って搬送されてここに留め込まれて高電圧となる。

さらに同様に高電圧電極８内に組み込まれた高電圧側イ
ンダクタ９から負電荷を荷電搬送チェノ３のペレット１
に乗せて接地側プーリー４に運ぶことにより、荷電搬送
ユニット３が接地側プーリー４および高電圧側プーリー
５の間を往復することによって２倍の電荷を搬送するこ
とができる。

ディスク型高電圧発生装置の原理は、第５図に示すよう
に荷電搬送ユニット３を回転する絶縁円板１０の周縁に
導電性ペレット１を配列してディスク型に構成したもの
で、この絶縁円盤１ｏを回転している過程で接地側イン
ダクタ１１の導電性プーリー１２からペレット１に正電
荷を乗せ、このペレット１で搬送してきた正電荷を高電
圧側インダクタ１３の５ｆｆｉ性プーリー１４で受け取
り、これを高電圧電極８に蓄えて高電圧にする。

さらに高電圧電極８内の他の高電圧側インダクタ１５の
導電性プーリー１６から負電荷をペレット１に乗せ、接
地側に設けられた接地側インダクタ１７の導電性プーリ
ー１８で負電荷を受取ることにより、２倍の電荷を搬送
することができる。

第４図および第５図に原理的に示すペレットチェーン型
およびディスク型高電圧発生装置は、これらの機構を７
　ｋａ／　ｃｍ２の圧力のＳＦ６絶縁ガスを封入した容
器内に組立てられるもので、荷電搬送方向に対する最高
電位勾配は、７　ｋ！＋／　ｃｍ２の圧力のＳＦ６絶縁
ガス中において２ＭＶ／Ｍである。

この最高電位勾配の２ＭＶ／Ｍは第４図および第５図に
おける導電性ペレット１の形状、寸法および配列数や絶
縁体２および絶縁内１１０の絶縁銅カなどによって規制
されるものである。

したがって、ペレットチェーン型およびディスク型高電
圧発生装置において、さらに高電圧を得るためには絶縁
ガス圧を高くし、第４図および第５図の荷電搬送ユニッ
ト３のチェーンの電荷搬送方向の距離を長くしたり、絶
縁円板８の直径を大きくする以外にない。

しかし、いずれの型の高電圧発生装置においても、全体
を小形化にするためにその機構をＳＦ６絶縁ガスの圧力
容器内に納めて構成されているものであるから、ガス圧
を高くすると絶縁ガスの管理および圧力容器の構造設計
が難しくなる。またチェーンの搬送距離および絶縁円板
の直径を大きくすることは、据付面積の増大を誘うこと
となって必ずしも経済的設計とは云えない。

［発明の目的］ 本発明の目的は、さらに高電圧が得られ、かつ極力据付
面積の増大をきたさない小形化に構成し得る倍電圧静電
高電圧発生装置を提供することにある。

［発明の概要〕 本発明による倍電圧静電高電圧発生装置は、荷電搬送方
向に対するＲ高電位勾配が７　ｋＱ／　ｃｍ２の圧力の
ＳＦ６絶縁ガス中において２　Ｍ　Ｖ　／　Ｍであるが
、荷電搬送方向に直交する方向の電位勾配は２０Ｍ　Ｖ
　／　Ｍであることに着目し、複数層の荷電搬送ユニツ
１へを荷電搬送方向に直交する方向に積み重ね、その各
々の相隣接する荷電搬送ユニット間に荷電搬送転路器を
設置したことを特徴とするものである。

［発明の実施例］ 以下本発明を第１図、第２図および第３図に示す実施例
に基いて説明する。まず本発明による倍電圧静電高電圧
発生装置の原理をディスク型で示す第１図にもとずいて
説明する。２枚のディスク型の荷電搬送ユニット２０Ａ
、２０Ｂは、絶縁円板２１Ａ、　２１Ｂの周縁に多数の
導電性ペレット２２ａ。

２２ｂを配列したもので、駆動モータ２３の回転軸２４
に直結した絶縁回転軸２５に予定の間隔をおいて積み重
ねられ、この駆動モータ２３によって所定の回転数で回
転さゼれるよう構成されている。

初段の荷電１般送１ニツｌ−２０Ａの回転絶縁円板２１
Ａの周りには、絶縁円板２１Δの回転で転送されてくる
ペレット２２ａと接触する導電性プーリー２６ａおよび
インダクタ電極２６ｂよりなる帯電用接地側インダクタ
２６、このインダクタ２６より所定の間隔をおいて配置
されたペレット２２ａと接触する導電性プーリー２７ａ
およびインダクタ電極２７ｂよりなる第１の荷電搬送転
路用インダクタ２７、このインダクタ電Ｉｆ１２７より
所定の間隔をおいて配置されたベレッｌ−２２ａと接触
する導電性プーリー２８ａおよびインダクタ電極２８ｂ
よりなる第４の荷電搬送転路用インダクタ２８およびこ
のインダクタ２８より所定の間隔をおいて配置された接
地側集電用導電性プーリー２９がそれぞれ配置されてい
る。

また次段の荷電搬送ユニット２０Ｂの上部は、高圧電極
３０で覆われており、その絶縁円板２１３の周りには、
導電性プーリー３１ａおよびインダクタ３１ｂよりなる
第３の荷電搬送転路用インダクタ３１Ｊ５よびこれより
所定の間隔をおいて導電性プーリー３２８およびインダ
クタ３２ｂよりなる第２の荷電搬送転路用インダクタ３
２が配置され、さらにこのインダクタ３２と所定の間隔
をおいて導電性プーリー３３ａおよびインダクタ電極３
３ｂよりなる高電圧側集電用インダクタ３３およびペレ
ット２２Ｂに負電荷を帯電させる導電性プーリー３４ａ
およびインダクタ電極３４ｂよりなる負電荷帯電用イン
ダクタ３４を配置している。

そして初段の荷電搬送ユニット２０△に設けた帯電用接
地側インダクタ２６の導電性プーリー２６ａには、正電
荷が与えられるものであり、そのインダクタ電極２６ｂ
は接地されている。第１の荷電搬送転路用インダクタ２
７は、導電性プーリー２７ａおよびインダクタ電ｗＡ２
７ｂとともに電気的に接続されており、さらにこのイン
ダクタ２７は次段の荷電搬送ユニット２０Ｂの第２の荷
電搬送転路用インダクタ３２の導電性プーリー３２ａに
導体３５で接続されている。この第２の荷電搬送転路用
インダクタ３２のインダクタ電極３２ｂは、第４の荷電
搬送転路用インダクタ２８のインダクタ電極２８ｂに導
体３６で接続されている。

さらにこの第４の荷電搬送転路用インダクタ２８の導電
性ブー９−２８ａは、第３の荷電搬送転路用インダクタ
３１の導電性プーリー３１ａと導体３７で接続されてい
る。また第３の荷電搬送転路用インダクタ３１の導電性
プーリー３１ａとインダクタ電極３１ｂおよび高電圧側
集電インダクタ３３の導電性プーリー３３ａとインダク
タ電極３３ｂとは、それぞれ電気的に接続されている。

負電荷帯電用インダクタ３４のインダクタ電極３４ｂは
高圧電極３０に接続されている。

しかして、第１．第２．第３および第４の荷電搬送転路
用インダクタ２７．３２．３１および２８とこれらの相
互接続関係により、本発明の特徴となる初段荷電搬送ユ
ニット２ＯＡと次段荷電搬送ユニット２０Ｂとの間の荷
電搬送転路器５０を構成するものである。

次に以上のように構成された本発明による倍電圧静電高
電圧発生装置の動作原理について説明する。いま駆動モ
ータ２３によって荷電搬送ユニット２ＯＡ、　２０Ｂを
矢示Ｙの方向に回転させ、帯電用接地側インダクタ２６
の導電性プーリー２６ａから初段荷電搬送ユニット２０
△の絶縁円１２１Ａの導電性ペレット２２ａに正電荷を
帯電させる。この正電荷はペレット２２ａによって搬送
させ、第１の荷電搬送転路用インダクタ２７の導電性プ
ーリー２７ａに完全に受けとられる。

インダクタ２７、プーリー２７ａおよびインダクタ電極
２７ｂは電気的に接続されているので、集電された正電
荷は導体３５を通って第２のＷＪ電電搬送転路インダク
タ３２の導電性プーリー３２ａから次段荷電搬送ユニッ
ト２０Ｂのペレット２２ｂに乗り移り、高電圧インダク
タ３３の導電性プーリー３３ａから高電圧電極３０に蓄
えられる。

一方第２の荷電搬送転路用インダクタ３２においては、
インダクタ電極３２ｂに負電荷が静電誘導され、このイ
ンダクタ電極３２ｂと導体３６で接続されている第４の
荷Ｎ搬送転路用インダクタ２８のインダクタ電極２８ｂ
に正電荷が集って両電極３２ｂ。

２８ｂは電荷的にバランスがとられる。この電荷的なバ
ランス現象は、次の高圧側の次段荷電搬送ユニット２０
Ｂの負電荷を接地側の初段荷電搬送ユニット２０△に運
ぶのに都合が良いことである。

まＩζ高電圧電極３０に設置した負電荷帯電用インダク
タ３４の導電性プーリー３４ａから次段荷電搬送ユニッ
ト２０Ｂのペレット２２ｂに負電荷を帯電させる。この
負電荷は絶縁円板２１３の回転にともなって第３の荷電
搬送転路用インダクタ３１を通るとき、その導電性プー
リー３１ａによって受けとられる。

そしてこの負電荷は導体３７によって初段荷電搬送コニ
ット２ＯＡの第４の荷電搬送転路用インダクタ２８の導
電性プーリー２８ａから絶縁円板２１Ａのペレット２２
ａに乗り移る。このペレット２２ａの負電荷は絶縁円板
２１Ａの回転にともなって接地側集電用導電性プーリー
２９から集電することになる。

かくして次段荷電搬送ユニット２０Ｂの上部に設けた高
電圧電極３０には、荷電搬送ユニット２０Ａ。

２０Ｂで得られる高電圧Ｅの倍電圧２Ｅが得られる。

さらに荷電搬送ユニットの絶縁円板を所要数だけ積層す
ると、その積層枚数に見合って２倍、３倍となる高電圧
を発生させることができる。また第１図において初段荷
電搬送ユニット２ＯＡのインダクタ２６と２７との間の
ペレット２２ａの正電荷と次段荷電搬送ユニット２０３
のインダクタ３４と３１との間のペレット２２ｂの負電
荷が対向し、また初段荷電搬送ユニット２ＯＡのインダ
クタ２８．２９間の負電荷列と次段荷電搬送ユニット２
０Ｂのインダクタ３２゜３３間の正電荷列とが対向する
ことから、両ユニット２０Ａ、　２０Ｂの間が静電的に
バランスがとれているので、駆動モータ２３に対する負
荷を生じることなく、安定して両搬送ユニット２０Ａ、
　２０Ｂを駆動して電荷を効率よく運ぶことができる。

第２図に示す実施例においては、３段の荷電搬送ユニッ
ト２０Ａ　、　２０Ｂ　、　２０Ｃを積み重ねて３１８
の高電圧を発生させるように構成したものである。

第１段荷電搬送ユニット２ＯＡと第２段荷電搬送ユニッ
ト２０Ｂとの間に第１の荷電搬送転路器５０Ａを設け、
第２段荷電搬送ユニット２０３と第３段荷電搬送ユニッ
ト２０Ｃとの間に第２の荷電搬送転路器５０Ｂを設けて
いる。

そして帯電用接地側インダクタ２６から第１段の絶縁円
板２１Ａの導電性ペレット２２ａに乗せた正電荷は、絶
縁円板２１Ａの回転にともなって第１の荷電搬送転路器
５０Ａによって第２段の絶縁円板２１［３の導電性ペレ
ット２２ｂに搬送される。さらにその正電荷は第２段の
絶縁円板２１Ｂの回転にともなって第２の荷電搬送転路
器５０Ｂによって第３の絶縁円板２１Ｃの導電性ペレッ
ト２２Ｇに搬送され、最後マ に高電圧側インダクタ３３で集電、′巻与れて高圧電極
（，１ ３０に蓄えられる。この高圧電極３０の電圧は、１個の
荷電搬送ユニットの電圧の３倍の電圧になる。

第２図において、各荷電搬送ユニット２ＯＡ、２０Ｂ、
２０Ｇのそれぞれの荷電搬送路に沿った電場のの間に発
生するそれぞ゛れの電位勾配Ｅ上とすると、この電位勾
配Ｅ上は２０Ｍ　Ｖ　／　Ｍ以上の値が可能となる。こ
の電位勾配Ｅ工は荷電搬送路に沿う電場の強さＥ　＋＋
に比べて１０倍以上のＦＪ４電圧が保証されｍｌｌ電電
機実現するための重要な特徴点になっている。

第３図に示す他の実施例においては、荷電搬送ユニット
２０Ａ、　２０３．２０Ｇをプーリー５１８゜５１　ａ
’　、　５１ｂ　、　５１　ｂ’および５１ｃ　、　５
１　ｃ’　テ矢示Ｙの方向に移送されるペレットチェー
ン５２ａ。

５２ｂ　、　５２ｃでペレットチェーン型に構成したも
のである。このペレットチェーン型静電高電圧発生装置
においても、接地側インダクタ２６から第１段のペレッ
トチェーン５２ａのペレットに正電荷を乗せれば、第１
の荷電搬送転路器５０Ａで第２段のペレットチェーン５
２ｂのペレットに乗り移り、さらに第２の荷電搬送転路
器５０Ｂから第３段のペレットチェーン５２Ｃに移って
最後に高圧電極３０に蓄えられて高電圧を得ることがで
きる。この高圧電極３０の電圧は、１個の荷電搬送ユニ
ットで１９られる電圧の３倍の電圧となる。

またこの第３図のペレットチェーン型の場合で位勾配Ｅ
上の関係は第２図のディスク型の場合と全く同様である
。さらに第３図Ｊ′３よび第２図の図面では、正電荷を
搬送する状態のみを示しているが、荷電搬送ユニット２
ＯＡ　、　２０Ｂ　、　２０Ｃの帰り方向に第１図のよ
うに負電荷を乗せることにより、２倍の電流に増すこと
ができる。

なお、具体的な構成は示していないが、第１図、第２図
および第３図に示す荷電搬送ユニットを含む機構は、Ｓ
Ｆ６ガスを封入した容器内に納められ、ガス絶縁構造に
よってコンパクトな静電高電圧発生装置として構成され
るものである。また第１図に示す荷電搬送転路インダク
タを接続する導体３５．３６．３７の途中に抵抗を接続
して回路に重みをつけることにより、電荷を安定して移
すことができる。

［発明の効果］ 以上のように本発明においては、複数層の荷電搬送ユニ
ットを荷電搬送方向に直交する方向に積み重ね、かつそ
の各々の相隣接する荷電搬送ユニットの間に搬送されて
ぎた電荷を隣の荷電搬送ユニットに送る荷電搬送転路器
を設置したことにより、荷電搬送ユニットの積み重ね方
向の最高電位勾配が２０Ｍ　Ｖ　／　Ｍ以上であること
を充分に活用しに増大することなく、全体を小型で経済
的に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による倍電圧静電高電圧発生装置の一実
施例を原理的に示す構成図、第２図および第３図は本発
明の倍電圧静電高電圧発生装置をディスク型およびペレ
ットチェーン型で示す構成図、第４図および第５図は従
来のペレットチェーン型およびディスク型静電高電圧発
生装置を説明するための構成図である。 ２ＯＡ　、　２０Ｂ　、　２０Ｇ・・・荷電搬送ユニッ
ト２１Ａ　、　２１３　、２ＩＣ・・・絶縁円板２２ａ
　、　２２ｂ　、　２２ｃｍ・・導電性ペレット２３・
・・駆動モータ ２６・・・帯電用接地側インダクタ ２７・・・第１荷電搬送転路・用インダクタ２８・・・
第４荷電搬送転路用インダクタ３１・・・第３荷電搬送
転路用インダクタ３２・・・第２荷電搬送転路用インダ
クタ２９・・・接地側集電用導電性プーリー３０・・・
高圧電極 ３３・・・高電圧側集電用インダクタ ３４・・・負電荷帯電用インダクタ ５０・・・荷電搬送転路器 ２Ｇａ　、　２７ａ　、　２８ａ　、　３１ａ　。 ３２ａ　、　３３ａ　、　３４ａ・・・導電性プーリー
第１図 第　２　面 第　３　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電荷を機械的に運搬して高圧電極に蓄積する静
   電高電圧発生装置において、前記静電荷を運搬する複数
   層のペレットチェーン型又はディスク型の荷電搬送ユニ
   ットを荷電搬送方向に直交する方向に積み重ね、その各
   々の相隣接する荷電搬送ユニット間に、運ばれてきた電
   荷を隣りの荷電搬送ユニットに運ぶ荷電搬送転路器を設
   置したことを特徴とする倍電圧静電高電圧発生装置。
2. （２）荷電搬送転路器は、一つの荷電搬送ユニットの導
   電性ペレットにより運ばれてきた電荷を受け入れるイン
   ダクターと、このインダクターと電気的に接続されて受
   け入れた電荷を隣りの荷電搬送ユニットに与えるインダ
   クターとから構成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の倍電圧静電高電圧発生装置。
3. （３）荷電搬送転路器は、一つの荷電搬送ユニットの導
   電性ペレットにより運ばれてきた正電荷を受け入れる第
   １のインダクターと、この第１のインダクターと電気的
   に接続されて受け入れた正電荷を隣りの他の一つの荷電
   搬送ユニットの導電性ペレットに与える第２のインダク
   ターと、隣りの他の一つの荷電搬送ユニットの導電性ペ
   レットにより運ばれてきた負電荷を受け入れる第３のイ
   ンダクターと、この第３のインダクターと電気的に接続
   されて受け入れた負電荷を前記一つの荷電搬送ユニット
   の導電性ペレットに与える第４のインダクターとから構
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の倍
   電圧静電高電圧発生装置。
4. （４）荷電搬送転路器の第１、第２、第３および第４の
   インダクターは、それぞれ荷電搬送ユニットの導電性ペ
   レットに接触する導電性プーリーとこの導電性プーリー
   と導電性ペレットを挟んで対向するインダクター電極と
   からなり、第１および第３のインダクターは導電性プー
   リーとインダクター電極とを電気的に接続し、第１のイ
   ンダクターと第２のインダクターとの導電性プーリー同
   志および第３のンダクターと第４のインダクターとの導
   電性プーリー同志をそれぞれ電気的に接続し、第２のイ
   ンダクターと第４のインダクターとのインダクター電極
   同志を電気的に接続したことを特徴とする特許請求の範
   囲第３項記載の倍電圧静電高電圧発生装置。