(57)【要約】【課題】エネルギー効率が高く、かつ単位時間当たりのプラズマの発生時間が長いプラズマ発生装置を提供する。【解決手段】プラズマ発生装置１０は、第１電流制限インダクタＬ１及び第２電流制限インダクタＬ２が互いに磁気的に結合している。そして、第１スイッチング回路ＳＷ１又は第２スイッチング回路ＳＷ２のいずれか一方がオンになると、第１電流制限インダクタＬ１又は第２電流制限インダクタＬ２のいずれか一方を介して電流が流れ、トランスＴＲに電力が供給されるとともに、第１電流制限インダクタＬ１又は第２電流制限インダクタＬ２に電力が蓄積される。更に、第１スイッチング回路ＳＷ１又は第２スイッチング回路ＳＷ２のいずれか一方がオンからオフに変わると、第１電流制限インダクタＬ１又は第２電流制限インダクタＬ２のいずれか一方に蓄積されている電力が他方に移動し、電源３０に回生され、トランスＴＲに電力が供給される。【選択図】図１
2020136241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極に電圧を印加してプラズマを発生させるプラズマ発生装置であって、
直流電力を供給する電源と、
前記電源に接続される一次側の第１一次巻線及び第２一次巻線、並びに前記電極に接続される二次側の二次巻線を有するトランスと、
前記第１一次巻線と前記電源との間に接続される第１スイッチング回路と、
前記第２一次巻線と前記電源との間に接続される第２スイッチング回路と、
前記第１スイッチング回路及び前記第２スイッチング回路を相補的にオン／オフするように駆動するパルスを生成するパルス生成回路と、
前記第１一次巻線と前記電源との間に接続される第１電流制限インダクタと、
前記第２一次巻線と前記電源との間に接続される第２電流制限インダクタと、
を備え、
前記第１電流制限インダクタ及び前記第２電流制限インダクタは、互いに磁気的に結合しており、
前記第１スイッチング回路又は前記第２スイッチング回路のいずれか一方がオンになると、前記第１電流制限インダクタ又は前記第２電流制限インダクタのいずれか一方を介して電流が流れ、前記トランスに電力が供給されるとともに、前記第１電流制限インダクタ又は前記第２電流制限インダクタに電力が蓄積され、
前記第１スイッチング回路又は前記第２スイッチング回路のいずれか一方がオンからオフに変わると、前記第１電流制限インダクタ又は前記第２電流制限インダクタのいずれか一方に蓄積されている電力が他方に移動し、前記電源に回生され、前記トランスに電力が供給される
ことを特徴とするプラズマ発生装置。
【請求項２】
前記第１スイッチング回路及び前記第２スイッチング回路は、それぞれダイオードを有し、
前記電源に回生される電力は、前記ダイオードを介して前記トランスに供給される
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
前記電源に回生される電力がなくなると、前記ダイオードの逆回復特性によって、前記ダイオードの順方向とは逆向きに前記電源から電流が流れ、前記トランスに電力が供給される
ことを特徴とする請求項２に記載のプラズマ発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極に電圧を印加してプラズマを発生させるプラズマ発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、照明、溶接、殺菌、表面処理、有機物分解等の様々な分野でプラズマが利用されている。プラズマを気圧によって分類すると、蛍光灯のように低圧の気体中で得られる低気圧プラズマと、大気圧付近の高気圧下の気体中で得られる大気圧プラズマに分類される。また、近年は、液体中で得られる液中プラズマも注目されている。液中プラズマは、液体への通電によってジュール熱で液体を気化させ、その気体の中でプラズマを発生させる。
【０００３】
一般的に大気圧プラズマは高温になり易いが、電極に対して電圧の印加と停止を短い時間で繰り返し、パルス状に気体を放電させると、正イオン及び気体粒子の温度上昇が抑制され、低温の大気圧プラズマを発生させることができる。同様の原理によって、低温の液中プラズマも発生させることができる。但し、電流が大きくなり過ぎると、グロー放電からアーク放電に移行し、高温の熱が出てしまう。そこで、高温の熱による電極の劣化等を防止するため、電極に流れる電流を制限し、グロー放電を維持する必要がある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、液中プラズマを発生させるために、高電圧パルスを連続印加する電源装置が開示されている。また、例えば、特許文献２には、気体中でグロー放電を起こしてプラズマを発生させるプラズマ発生用電源装置において、安定したプラズマ環境を生成することによってアーク放電の発生を防止する技術が開示されている。
【０００５】
このようにグロー放電を維持し、プラズマを間欠的に発生させるためのプラズマ発生装置の基本構成の一例として、スイッチング回路と、一次側にスイッチング回路が接続され、二次側に電極が接続されるトランスと、トランスの一次側に流れる電流を制限する電流制限インダクタと、を備えるものがある。プラズマ発生装置は非常に大きな電力を扱うため、スイッチング回路としては、大電力に対応可能なフルブリッジ型又はプッシュプル型が用いられる。例えば、プッシュプル型のスイッチング回路の場合、スイッチがオンからオフになる瞬間、過渡的に電圧が急上昇する。そのため、従来は、ＣＲスナバ回路を用いてスイッチング回路等の損傷を防いでいた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−０１８８９０号公報
【特許文献２】特開２００５−１４９７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＣＲスナバ回路を用いる場合、高電圧の電力が熱として処理されるだけなので、エネルギーが有効に活用されていない。
【０００８】
また、プラズマ発生装置によって発生するプラズマを用いた処理では、単位時間当たりのプラズマの発生時間が長い程、処理能力が向上する。従って、単位時間当たりのプラズマの発生時間が長いプラズマ発生装置が望まれている。
【０００９】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、エネルギー効率が高く、かつ単位時間当たりのプラズマの発生時間が長いプラズマ発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を達成するための本発明は、電極に電圧を印加してプラズマを発生させるプラズマ発生装置であって、直流電力を供給する電源と、前記電源に接続される一次側の第１一次巻線及び第２一次巻線、並びに前記電極に接続される二次側の二次巻線を有するトランスと、前記第１一次巻線と前記電源との間に接続される第１スイッチング回路と、前記第２一次巻線と前記電源との間に接続される第２スイッチング回路と、前記第１スイッチング回路及び前記第２スイッチング回路を相補的にオン／オフするように駆動するパルスを生成するパルス生成回路と、前記第１一次巻線と前記電源との間に接続される第１電流制限インダクタと、前記第２一次巻線と前記電源との間に接続される第２電流制限インダクタと、を備え、前記第１電流制限インダクタ及び前記第２電流制限インダクタは、互いに磁気的に結合しており、前記第１スイッチング回路又は前記第２スイッチング回路のいずれか一方がオンになると、前記第１電流制限インダクタ又は前記第２電流制限インダクタのいずれか一方を介して電流が流れ、前記トランスに電力が供給されるとともに、前記第１電流制限インダクタ又は前記第２電流制限インダクタに電力が蓄積され、前記第１スイッチング回路又は前記第２スイッチング回路のいずれか一方がオンからオフに変わると、前記第１電流制限インダクタ又は前記第２電流制限インダクタのいずれか一方に蓄積されている電力が他方に移動し、前記電源に回生され、前記トランスに電力が供給されることを特徴とするプラズマ発生装置である。本発明によって、第１電流制限インダクタ又は第２電流制限インダクタに蓄積される電力が回生され、プラズマの発生に活用されるため、エネルギー効率が高まる。更に、パルスがオフの間もプラズマが発生するので、単位時間当たりのプラズマの発生時間が長くなる。
【００１１】
前記第１スイッチング回路及び前記第２スイッチング回路は、それぞれダイオードを有し、前記電源に回生される電力は、前記ダイオードを介して前記トランスに供給されるようにしても良い。これによって、回路の基本構成が簡易となり、回路の設計が容易となる。
【００１２】
また、前記電源に回生される電力がなくなると、前記ダイオードの逆回復特性によって、前記ダイオードの順方向とは逆向きに前記電源から電流が流れ、前記トランスに電力が供給されるようにしても良い。これによって、更に、単位時間当たりのプラズマの発生時間が長くなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、エネルギー効率が高く、かつ単位時間当たりのプラズマの発生時間が長いプラズマ発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】プラズマ発生装置の構成を示す回路図
【図２】パルスのタイミングチャートと電流波形を示す図
【図３】動作モードＡを説明する図
【図４】動作モードＢを説明する図
【図５】動作モードＣを説明する図
【図６】動作モードＤを説明する図
【図７】動作モードＥを説明する図
【図８】動作モードＦを説明する図
【図９】逆回復時間が長いダイオードを使用した場合におけるパルスのタイミングチャートと電流波形を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、プラズマ発生装置の構成を示す回路図である。本発明の実施形態におけるプラズマ発生装置１０は、大気圧中又は液体中の一対の電極２０に電圧を印加してプラズマを発生させる装置であり、特に、電極２０に対して電圧の印加と停止を短い時間で繰り返し、低温の大気圧プラズマ又は低温の液中プラズマを発生させる装置である。
【００１６】
図１に示すように、プラズマ発生装置１０は、直流電力を供給する電源３０と、電源３０に接続される一次側の第１一次巻線ＮＰ１及び第２一次巻線ＮＰ２、並びに電極２０に接続される二次側の二次巻線ＮＳを有するトランスＴＲと、第１一次巻線ＮＰ１と電源３０との間に接続される第１スイッチング回路ＳＷ１と、第２一次巻線ＮＰ２と電源３０との間に接続される第２スイッチング回路ＳＷ２と、第１スイッチング回路ＳＷ１及び第２スイッチング回路ＳＷ２を相補的にオン／オフするように駆動するパルスを生成するパルス生成回路ＰＧと、を備える。
【００１７】
第１スイッチング回路ＳＷ１及び第２スイッチング回路ＳＷ２は、それぞれ第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２を有する。第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２は、アノードがソース側、カソードがドレイン側に接続される。第１スイッチング回路ＳＷ１及び第２スイッチング回路ＳＷ２は、例えば、寄生ダイオードを有するＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やＳｉＣＭＯＳＦＥＴ（シリコンカーバイド電界効果トランジスタ）を用いて構成しても良いし、寄生ダイオードを有さないＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いて構成しても良い。但し、ＩＧＢＴの場合、外付けでダイオードを並列に接続し、図中の記号を読み替えて解釈する。同様に、寄生ダイオードを有する他の半導体素子や、寄生ダイオードを有さない他の半導体素子に外付けでダイオードを並列に接続することによって、第１スイッチング回路ＳＷ１及び第２スイッチング回路ＳＷ２を構成しても良い。
【００１８】
更に、プラズマ発生装置１０は、電極２０に流れる電流を制限するため、第１一次巻線ＮＰ１と電源３０との間に接続される第１電流制限インダクタＬ１と、第２一次巻線ＮＰ２と電源３０との間に接続される第２電流制限インダクタＬ２と、を備える。ここで、第１電流制限インダクタＬ１及び第２電流制限インダクタＬ２は、同一のコアに巻き線を巻いたものであり、互いに磁気的に結合している。
【００１９】
第１一次巻線ＮＰ１及び第２一次巻線ＮＰ２の巻き方向は互いに反対であり、それ以外の構成は同一である。同様に、第１電流制限インダクタＬ１及び第２電流制限インダクタＬ２の巻き方向は互いに反対であり、それ以外の構成は同一である。また、第１スイッチング回路ＳＷ１及び第２スイッチング回路ＳＷ２は同一の構成である。
【００２０】
トランスＴＲの第１一次巻線ＮＰ１は、一端が第１電流制限インダクタＬ１に接続され、他端が第１スイッチング回路ＳＷ１のドレインに接続されている。トランスＴＲの第２一次巻線ＮＰ２は、一端が第２電流制限インダクタＬ２に接続され、他端が第２スイッチング回路ＳＷ２のドレインに接続されている。第１スイッチング回路ＳＷ１のソース及び第２スイッチング回路ＳＷ２のソースは、電源３０の負極に接続されている。第１スイッチング回路ＳＷ１のゲート及び第２スイッチング回路ＳＷ２のゲートは、パルス生成回路ＰＧに接続されている。電源３０の正極は、第１電流制限インダクタＬ１及び第２電流制限インダクタＬ２に接続されている。一対の電極２０は、トランスＴＲの二次巻線ＮＳの両端に接続されている。
【００２１】
図２は、パルスのタイミングチャートと電流波形を示す図である。図２に示すように、パルス生成回路ＰＧは、第１スイッチング回路ＳＷ１及び第２スイッチング回路ＳＷ２を相補的にオン／オフするために、同じオン／オフ比で、互いに位相を１８０度ずらして、振幅が同一、正負が互いに反対の第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２を生成する。第１パルスＰ１が正、第２パルスＰ２が負である。図２に示すＡ〜Ｆは、プラズマ発生装置１０の動作モードを示している。
【００２２】
以下では、図３〜図８を参照しながら、図２に示すプラズマ発生装置１０の動作モードＡ〜Ｆについて説明する。図３〜図８に示す記号Ｉは、電極２０に流れる電流を示している。
【００２３】
図３は、動作モードＡを説明する図である。動作モードＡでは、第１パルスＰ１がオン、第２パルスＰ２がオフである。第１スイッチング回路ＳＷ１がオンになると、電源３０から第１電流制限インダクタＬ１、トランスＴＲの第１一次巻線ＮＰ１及び第１スイッチング回路ＳＷ１を経由して電流が流れ、トランスＴＲの第１一次巻線ＮＰ１に電力が供給される。そして、トランスＴＲにおいて第１一次巻線ＮＰ１と二次巻線ＮＳとの巻線比に応じて電圧が昇圧され、昇圧された電圧が電極２０に印加される。更に、電極２０に流れる電流が所定の大きさを超えると、電極２０が放電し、プラズマが発生する。正の第１パルスＰ１がオンのとき、電流Ｉは正である。第１電流制限インダクタＬ１によって制限されるため、電流Ｉの波形は徐々に立ち上がり、図２に示すように三角波形状となる。また、第１電流制限インダクタＬ１には電力が蓄積される。
【００２４】
図４は、動作モードＢを説明する図である。動作モードＢでは、第１パルスＰ１がオフ、第２パルスＰ２がオフである。第１スイッチング回路ＳＷ１がオフになると、第１電流制限インダクタＬ１に電流が流れなくなり、第１電流制限インダクタＬ１に蓄積されている電力が第２電流制限インダクタＬ２に移動する。これは、第１電流制限インダクタＬ１及び第２電流制限インダクタＬ２が磁気的に結合しているためである。移動された電力は、第２電流制限インダクタＬ２から電源３０に回生され、第２スイッチング回路ＳＷ２の第２ダイオードＤ２を介してトランスＴＲの第２一次巻線ＮＰ２に供給される。そして、トランスＴＲにおいて第２一次巻線ＮＰ２と二次巻線ＮＳとの巻線比に応じて電圧が昇圧され、昇圧された電圧が電極２０に印加される。更に、電極２０に流れる電流が所定の大きさを超えると、電極２０が放電し、プラズマが発生する。
【００２５】
このように、動作モードＢにおいて、第１電流制限インダクタＬ１に蓄積される電力が回生され、プラズマの発生に活用されるため、エネルギー効率が高まる。また、従来のようにＣＲスナバ回路を用いる場合、次のパルスがオンになるまでプラズマが発生しないが、本実施の形態におけるプラズマ発生装置１０では、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２の両方がオフである動作モードＢにおいてもプラズマが発生するので、単位時間当たりのプラズマの発生時間が長くなる。
【００２６】
図５は、動作モードＣを説明する図である。動作モードＣでは、第１パルスＰ１がオフ、第２パルスＰ２がオフである。電源３０に回生される電力がなくなると、第２スイッチング回路ＳＷ２の第２ダイオードＤ２の逆回復特性によって、第２ダイオードＤ２の順方向とは逆向きに電源３０から電流が流れ、トランスＴＲの第２一次巻線ＮＰ２に電力が供給される。そして、トランスＴＲにおいて第２一次巻線ＮＰ２と二次巻線ＮＳとの巻線比に応じて電圧が昇圧され、昇圧された電圧が電極２０に印加される。更に、電極２０に流れる電流が所定の大きさを超えると、電極２０が放電し、プラズマが発生する。
【００２７】
一般に、ダイオードの逆回復特性は、回路の動作に悪影響を与えることが多いため、積極的に活用されることはない。しかしながら、プラズマの発生においては、正の電流と負の電流の両方が寄与することから、本発明の実施の形態では、ダイオードの逆回復特性を積極的に活用している。これによって、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２の両方がオフである動作モードＣにおいてもプラズマが発生するので、単位時間当たりのプラズマの発生時間が長くなる。特に、プラズマは、一度消失してから時間が経過してしまうと再び発生させることが困難であるが、消失してすぐであれば、再び発生させることが容易であるため、ダイオードの逆回復特性の活用が極めて有効である。
【００２８】
図６は、動作モードＤを説明する図である。動作モードＤでは、第１パルスＰ１がオフ、第２パルスＰ２がオンである。第２スイッチング回路ＳＷ２がオンになると、電源３０から第２電流制限インダクタＬ２、トランスＴＲの第２一次巻線ＮＰ２及び第２スイッチング回路ＳＷ２を経由して電流が流れ、トランスＴＲの第２一次巻線ＮＰ２に電力が供給される。そして、トランスＴＲにおいて第２一次巻線ＮＰ２と二次巻線ＮＳとの巻線比に応じて電圧が昇圧され、昇圧された電圧が電極２０に印加される。更に、電極２０に流れる電流が所定の大きさを超えると、電極２０が放電し、プラズマが発生する。負の第２パルスＰ２がオンのとき、電極２０に流れる電流Ｉは負である。第２電流制限インダクタＬ２によって電流が制限されるため、電流Ｉの波形は徐々に立ち下がり、図２に示すように三角波形状となる。また、第２電流制限インダクタＬ２には電力が蓄積される。
【００２９】
図７は、動作モードＥを説明する図である。動作モードＥでは、第１パルスＰ１がオフ、第２パルスＰ２がオフである。第２スイッチング回路ＳＷ２がオフになると、第２電流制限インダクタＬ２に電流が流れなくなり、第２電流制限インダクタＬ２に蓄積されている電力が第１電流制限インダクタＬ１に移動する。これは、第１電流制限インダクタＬ１及び第２電流制限インダクタＬ２が磁気的に結合しているためである。移動された電力は、第１電流制限インダクタＬ１から電源３０に回生され、第１スイッチング回路ＳＷ１の第１ダイオードＤ１を介してトランスＴＲの第１一次巻線ＮＰ１に供給される。そして、トランスＴＲにおいて第１一次巻線ＮＰ１と二次巻線ＮＳとの巻線比に応じて電圧が昇圧され、昇圧された電圧が電極２０に印加される。更に、電極２０に流れる電流が所定の大きさを超えると、電極２０が放電し、プラズマが発生する。
【００３０】
このように、本発明の実施の形態では、動作モードＢと同様、動作モードＥにおいても、第２電流制限インダクタＬ２に蓄積されている電力が回生され、プラズマの発生に活用されるため、エネルギー効率が高い。また、本実施の形態では、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２の両方がオフである動作モードＥにおいてもプラズマが発生するので、単位時間当たりのプラズマの発生時間が長い。
【００３１】
図８は、動作モードＦを説明する図である。動作モードＦでは、第１パルスＰ１がオフ、第２パルスＰ２がオフである。電源３０に回生される電力がなくなると、第１スイッチング回路ＳＷ１の第１ダイオードＤ１の逆回復特性によって、第１ダイオードＤ１の順方向とは逆向きに電源３０から電流が流れ、トランスＴＲの第１一次巻線ＮＰ１に電力が供給される。そして、トランスＴＲにおいて第１一次巻線ＮＰ１と二次巻線ＮＳとの巻線比に応じて電圧が昇圧され、昇圧された電圧が電極２０に印加される。更に、電極２０に流れる電流が所定の大きさを超えると、電極２０が放電し、プラズマが発生する。
【００３２】
本発明の実施の形態では、動作モードＣと同様、動作モードＦにおいても、ダイオードの逆回復特性を積極的に活用している。これによって、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２の両方がオフである動作モードＦにおいてもプラズマが発生するので、単位時間当たりのプラズマの発生時間が長くなる。特に、プラズマは、一度消失してから時間が経過してしまうと再び発生させることが困難であるが、消失してすぐであれば、再び発生させることが容易であるため、ダイオードの逆回復特性の活用が極めて有効である。
【００３３】
ここで、第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２の逆回復時間について説明する。図２に示す電流Ｉの波形は、第１スイッチング回路ＳＷ１の第１ダイオードＤ１と第２スイッチング回路ＳＷ２の第２ダイオードＤ２の逆回復時間が短い場合を示している。プラズマは、電極２０に流れる電流Ｉが所定の大きさを越えなければ発生しないため、第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２の逆回復時間が短すぎると、動作モードＣ及びＦにおいてプラズマが発生しないことがある。
【００３４】
図９は、逆回復時間が長いダイオードを使用した場合におけるパルスのタイミングチャートと電流波形を示す図である。図９に示す例では、第１スイッチング回路ＳＷ１の第１ダイオードＤ１と第２スイッチング回路ＳＷ２の第２ダイオードＤ２の逆回復時間が、第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２のパルス幅と同程度である。図９の例では、動作モードＣ及びＦにおいても、電極２０に流れる電流Ｉが所定の大きさを越えるので、プラズマが発生する。
【００３５】
逆回復時間が長いダイオードとしては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）の寄生ダイオードが挙げられる。ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードの逆回復時間は、概ね０．５μｓ〜２．０μｓである。安価なＭＯＳＦＥＴを用いて第１スイッチング回路ＳＷ１及び第２スイッチング回路ＳＷ２を構成することによって、コストを抑えながら、動作モードＣ及びＦにおけるプラズマの発生を実現することができる。また、例えば、寄生ダイオードを有さないＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いる場合、外付けで逆回復時間が長いダイオードを並列に接続しても良い。
【００３６】
以上のように、本発明の実施の形態におけるプラズマ発生装置１０は、第１電流制限インダクタＬ１及び第２電流制限インダクタＬ２が互いに磁気的に結合している。そして、第１スイッチング回路ＳＷ１又は第２スイッチング回路ＳＷ２のいずれか一方がオンになると、第１電流制限インダクタＬ１又は第２電流制限インダクタＬ２のいずれか一方を介して電流が流れ、トランスＴＲに電力が供給されるとともに、第１電流制限インダクタＬ１又は第２電流制限インダクタＬ２に電力が蓄積される。更に、第１スイッチング回路ＳＷ１又は第２スイッチング回路ＳＷ２のいずれか一方がオンからオフに変わると、第１電流制限インダクタＬ１又は第２電流制限インダクタＬ２のいずれか一方に蓄積されている電力が他方に移動し、電源３０に回生され、トランスＴＲに電力が供給される。従って、第１電流制限インダクタＬ１又は第２電流制限インダクタＬ２に蓄積される電力が回生され、プラズマの発生に活用されるため、エネルギー効率が高まる。更に、パルスがオフの間もプラズマが発生するので、単位時間当たりのプラズマの発生時間が長くなる。
【００３７】
また、第１スイッチング回路ＳＷ１及び第２スイッチング回路ＳＷ２は、それぞれ第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２を有し、電源３０に回生される電力は、第１ダイオードＤ１又は第２ダイオードＤ２を介してトランスＴＲに供給される。これによって、回路の基本構成が簡易となり、回路の設計が容易となる。
【００３８】
更に、電源３０に回生される電力がなくなると、第１ダイオードＤ１又は第２ダイオードＤ２の逆回復特性によって、第１ダイオードＤ１又は第２ダイオードＤ２の順方向とは逆向きに電源３０から電流が流れ、トランスＴＲに電力が供給される。これによって、更に、単位時間当たりのプラズマの発生時間が長くなる。
【００３９】
尚、本発明の実施の形態では、正の電流と負の電流が同程度に電極２０に流れる（図２及び図９参照）。これは、第１一次巻線ＮＰ１及び第２一次巻線ＮＰ２の巻き方向が互いに反対であり、それ以外の構成が同一であること、第１電流制限インダクタＬ１及び第２電流制限インダクタＬ２の巻き方向が互いに反対であり、それ以外の構成が同一であること、第１スイッチング回路ＳＷ１及び第２スイッチング回路ＳＷ２が同一の構成であること、及び、パルス生成回路ＰＧが、同じオン／オフ比で、互いに位相を１８０度ずらして、振幅が同一、正負が互いに反対の第１パルスＰ１及び第２パルスＰ２を生成することによる。例えば、液体中の電極２０にプラズマを発生させる場合、正又は負の一方の電流だけであれば、液体のイオンの極性が偏り、不具合が生じる可能性があるが、本発明の実施の形態によれば、そのような不具合が生じることはない。
【００４０】
また、電力を回生する方法として、トランスＴＲの第１一次巻線ＮＰ１及び第２一次巻線ＮＰ２を磁気的に結合する方法も考えられる。しかしながら、この方法では、若干の漏れインダクタンスが電流制限に寄与するものの、電流を意図した値に制限することは困難である。一方、本発明の実施の形態では、トランスＴＲとは別に、第１電流制限インダクタＬ１及び第２電流制限インダクタＬ２を設けている。これにより設計どおりのインダクタンスをＬ１とＬ２に持たせることが可能となる。この結果、意図した値で電流制限が可能となることから、グロー放電を維持し、温度上昇を防ぐことができる。さらに第１電流制限インダクタＬ１及び第２電流制限インダクタＬ２は磁気結合しているため、電力の回生も行われている。
【００４１】
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係るプラズマ発生装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４２】
１０………プラズマ発生装置
２０………電極
３０………電源
ＮＰ１………第１一次巻線
ＮＰ２………第２一次巻線
ＮＳ………二次巻線
ＴＲ………トランス
ＳＷ１………第１スイッチング回路
ＳＷ２………第２スイッチング回路
ＰＧ………パルス生成回路
Ｌ１………第１電流制限インダクタ
Ｌ２………第２電流制限インダクタ
Ｄ１………第１ダイオード
Ｄ２………第２ダイオード
Ｐ１………第１パルス
Ｐ２………第２パルス
Ｉ………電流
【図１】
2020136241.tif 000003
【図２】
2020136241.tif 000004
【図３】
2020136241.tif 000005
【図４】
2020136241.tif 000006
【図５】
2020136241.tif 000007
【図６】
2020136241.tif 000008
【図７】
2020136241.tif 000009
【図８】
2020136241.tif 000010
【図９】
2020136241.tif 000011