(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可飽和リアクトルや可飽和トランス等の磁気スイッチ手段と半導体やサイラトロン等のスイッチ及び電力用コンデンサによって主回路を構成し、この主回路要素をタンク内に冷却液と共に収納し、冷却液の自然対流又は強制循環で主回路要素を冷却するパルス電源において、
前記コンデンサは、前記タンクの底部に配置した構造を特徴とするパルス電源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可飽和リアクトルや可飽和トランス等の磁気スイッチ手段と半導体やサイラトロン等のスイッチ及び電力用コンデンサを設けた主回路によって高電圧・大電流の短パルスを発生するパルス電源に係り、特に主回路の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のパルス電源は、各種レーザやプラズマ発生器、脱硝装置等にパルス電流を供給するのに利用され、回路構成例を図３に示す。
【０００３】
同図の各部において、充電器ＤＣＨＶは高圧直流電源にされてエネルギー蓄積用コンデンサＣ０を初期充電する。スイッチＳＷは、ＧＴＯサイリスタやパワートランジスタの半導体スイッチ又はサイラトロンにされ、コンデンサＣ0が初期充電された後にオン制御され、コンデンサＣ0の放電によるパルス電流を発生させる。可飽和リアクトルＳＩ0は、スイッチＳＷのオンに対するコンデンサＣ0の放電を遅らせると磁気アシスト手段にされる。リアクトルＬは、コンデンサＣ0を充電するためのものである。
【０００４】
可飽和トランスＳＴは、パルス電流による昇圧及び磁気スイッチ動作によるパルス圧縮を行う。パルストランスＰＴは、昇圧を行う。コンデンサＣ1，Ｃ2，…と可飽和リアクトルＳＩ1，ＳＩ2，…は、トランスＳＴやＰＴからのパルス電流に対する磁気スイッチ動作によりパルス圧縮を行い、負荷としのてレーザヘッドＬＨとピーキングコンデンサＣPに高電圧・大電流の短パルス電流を供給する。
【０００５】
このようなパルス電源において、主回路構成要素になる可飽和リアクトルやトランス及び半導体スイッチは、パルス圧縮の高い繰り返しで発熱を伴うことから、他の回路要素になるコンデンサＣ0，Ｃ1，Ｃ2，…やリアクトルＬと共にタンクに収納し、タンクに充填する絶縁油やフロリナート等の液体により絶縁及び冷却を得ている。
【０００６】
図４は、従来の冷却装置構成を示す上面図（ａ）と正面断面図（ｂ）である。タンク１内の側壁部に各コンデンサを取り付けたコンデンサ板２を起立配置し、中間部位にトランスやリアクトルを組み込んだ枠体３を配置し、上部に冷却液が強制循環されるラジエータ４を配置している。
【０００７】
なお、冷却方式として、ラジエータとポンプと冷却装置による強制冷却方式に代えて、冷却液の自然対流による冷却方式とする場合はラジエータ４やポンプを省いた構成になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の冷却装置構成において、主回路の発熱原因は、トランスやリアクトルのコアロスによる発熱が殆どである。このため、装置の運転開始後の枠体３からの発熱によりタンク１内の温度が上昇する。この温度上昇に対して、枠体３とラジエータ４間の絶縁油やフロリナートの対流によってタンク内を冷却するため、タンク１内の上下位置で温度差が発生し易い。特に、自然対流による方式では、対流が緩やかになるため、温度差が大きくなる。
【０００９】
このとき、コンデンサＣ0，Ｃ1，Ｃ2，…に温度特性の悪い（温度によって容量の変動が大きい）セラミクス・コンデンサを使用していると、コンデンサ板２の上部のコンデンサの静電容量が大きく変化してしまう。
【００１０】
この現象に起因して、リアクトルやトランスのコアの飽和のタイミングがずれるなど、主回路を流れるパルス電流の幅や、ＣPに充電されるエネルギーに温度ドリフトが発生したり、初段のパルス発生から負荷段までのパルスの転流時間がずれてしまい、所期のパルス電流が得られなくなることがある。
【００１１】
本発明の目的は、タンク内のコンデンサの温度変化を少なくした構造のパルス電源を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、レーザに供給されるエネルギーのドリフトが少なく（安定である）、トリガからレーザ発振までの時間のドリフトが少ないパルス電源を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、温度変化で静電容量が大きく変化するコンデンサをタンクの底部に配置することでタンク内の高さ位置による温度変化及びコンデンサ単体での温度変化の影響を小さくする、以下の構成を特徴とする。
【００１４】
（第１の発明）
可飽和リアクトルや可飽和トランス等の磁気スイッチ手段と半導体やサイラトロン等のスイッチ及び電力用コンデンサによって主回路を構成し、この主回路要素をタンク内に冷却液と共に収納し、冷却液の自然対流又は強制循環で主回路要素を冷却するパルス電源において、
前記コンデンサは、前記タンクの底部に配置した構造を特徴とする。
【００１５】
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態を示す冷却装置の正面断面図である。タンク１内の底部にはコンデンサ板２が配置され、中位にトランスやリアクトルを組み込んだ枠体３を配置する。
【００１７】
タンク１内には絶縁油やフロリナートにされる冷却液がポンプ５によって図示の矢印で示すようにタンク１の底部から流入し、タンク１内を上部に向けて強制循環される。この冷却液は、タンク１の上部からラジエータ６に吐出されて循環する際にファン７によって風冷される。ラジエータの代わりに水冷の熱交換器でも良い。
【００１８】
以上の構成によれば、コンデンサ板２をタンク１内の同じ底部に配置するため、運転開始からタンク内部温度が飽和するまでの温度変化が上部に比べて底部が少ないため、コンデンサ単体での温度変化の影響を小さくすることができる。
【００１９】
これにより、可飽和トランスやリアクトルとコンデンサによるパルス圧縮等の特性がコンデンサの静電容量変化で変動することが少なくなり、パルス電源装置の設計性能としての温度ドリフトの極小化を図ることができる。
【００２０】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の他の実施形態を示す。本実施形態は、図１と同様に、コンデンサ板３をタンク１の底部に配置するが、タンク１内の冷却液は自然対流方式とし、ラジエータ４は従来の構成と同様に、タンク１内の上部に配置し、このラジエータ内に外部から冷却液を強制循環させる。
【００２１】
本実施形態においても、コンデンサ板２をタンク１内の同じ底部に配置するため、コンデンサ板２の各コンデンサ間の温度差を小さくでき、図１の場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、温度変化で静電容量が大きく変化するコンデンサをタンクの底部に配置することにより、コンデンサ単体での温度変化の影響を少なくすることができる。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態を示す冷却装置構成図。
【図２】  本発明の他の実施形態を示す冷却装置構成図。
【図３】  パルス電源の回路例。
【図４】  従来の冷却装置構成図。
【符号の説明】
１…タンク
２…コンデンサ板
３…枠体
４、６…ラジエータ
５…ポンプ
７…ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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