(57)【要約】  磁気回路の小型化を図る。  高電圧パルス発生装置は、ガスレーザ装置のレーザチャンバ内に配置された１対の放電電極間にパルス状の高電圧を印加する高電圧パルス発生装置であって、磁気コアと、内部に冷媒流路を含み前記磁気コアの周囲を覆う絶縁部材と、前記絶縁部材の周囲に巻かれる巻線と、を含む磁気回路を備えてもよい。
2016143033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスレーザ装置のレーザチャンバ内に配置された１対の放電電極間にパルス状の高電圧を印加する高電圧パルス発生装置であって、
磁気コアと、
内部に冷媒流路を含み前記磁気コアの周囲を覆う絶縁部材と、
前記絶縁部材の周囲に巻かれる巻線と、
を含む磁気回路
を備える高電圧パルス発生装置。
【請求項２】
前記磁気コアは、略円環状に形成され、
前記絶縁部材内の前記冷媒流路は、前記磁気コアの中心軸に略垂直な面と対向して配置される
請求項１に記載の高電圧パルス発生装置。
【請求項３】
前記絶縁部材は、
前記磁気コアの内周面である第１面を覆う第１絶縁部材と、
前記磁気コアの外周面である第２面を覆う第２絶縁部材と、
前記磁気コアの中心軸に略垂直な第３面を覆う第３絶縁部材と、
前記磁気コアの中心軸に略垂直で前記第３面とは反対側の第４面を覆う第４絶縁部材と、
を含み、
前記冷媒流路は、
前記第３絶縁部材の内部に前記第３面と対向して配置されると共に、
前記第４絶縁部材の内部に前記第４面と対向して配置される
請求項２に記載の高電圧パルス発生装置。
【請求項４】
前記磁気回路は、前記第１乃至第４絶縁部材と前記磁気コアとの間に配置される第５絶縁部材を更に含む
請求項３に記載の高電圧パルス発生装置。
【請求項５】
前記磁気回路は、前記巻線を覆う第６絶縁部材を更に含む
請求項４に記載の高電圧パルス発生装置。
【請求項６】
前記磁気回路は、前記第２乃至第４絶縁部材と前記磁気コアとの間に配置される第７絶縁部材を更に含む
請求項３に記載の高電圧パルス発生装置。
【請求項７】
前記磁気回路は、前記第７絶縁部材と前記第２面との間に配置され、端面が曲面状に形成された金属管を更に含む
請求項６に記載の高電圧パルス発生装置。
【請求項８】
前記磁気回路は、前記第３絶縁部材及び前記第４絶縁部材を前記第３面及び前記第４面にそれぞれ押圧する押圧部材を更に含む
請求項７に記載の高電圧パルス発生装置。
【請求項９】
前記磁気回路は、前記巻線の周囲を覆う第８絶縁部材を更に含む
請求項８に記載の高電圧パルス発生装置。
【請求項１０】
前記第１乃至第６絶縁部材のそれぞれは、アルミナ、イットリア及び窒化アルミの少なくとも１つで形成されている
請求項５に記載の高電圧パルス発生装置。
【請求項１１】
前記第７絶縁部材は、シリコーン樹脂で形成されている
請求項６に記載の高電圧パルス発生装置。
【請求項１２】
前記第８絶縁部材は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂及びポリイミド樹脂の少なくとも１つで形成されている
請求項９に記載の高電圧パルス発生装置。
【請求項１３】
前記磁気回路は、磁気スイッチ及びトランスの少なくとも１つである
請求項１に記載の高電圧パルス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、高電圧パルス発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置においては解像力の向上が要請されている。半導体露光装置を以下、単に「露光装置」という。このため露光用光源から出力される光の短波長化が進められている。露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられている。現在、露光用のガスレーザ装置としては、波長２４８ｎｍの紫外線を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置ならびに、波長１９３ｎｍの紫外線を出力するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。【０００３】
現在の露光技術としては、露光装置側の投影レンズとウエハ間の間隙を液体で満たして、当該間隙の屈折率を変えることによって、露光用光源の見かけの波長を短波長化する液浸露光が実用化されている。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として用いて液浸露光が行われた場合は、ウエハには水中における波長１３４ｎｍの紫外光が照射される。この技術をＡｒＦ液浸露光という。ＡｒＦ液浸露光はＡｒＦ液浸リソグラフィーとも呼ばれる。【０００４】
ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振におけるスペクトル線幅は約３５０〜４００ｐｍと広いため、露光装置側の投影レンズによってウエハ上に縮小投影されるレーザ光（紫外線光）の色収差が発生して解像力が低下する。そこで色収差が無視できる程度となるまでガスレーザ装置から出力されるレーザ光のスペクトル線幅を狭帯域化する必要がある。スペクトル線幅はスペクトル幅とも呼ばれる。このためガスレーザ装置のレーザ共振器内には狭帯域化素子を有する狭帯域化モジュール（Line Narrowing Module：ＬＮＭ）が設けられ、この狭帯域化モジュールによりスペクトル幅の狭帯域化が実現されている。なお、狭帯域化素子はエタロンやグレーティング等であってもよい。このようにスペクトル幅が狭帯域化されたレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許６１９８７６１号
【特許文献２】米国特許６９９９４９２号
【特許文献３】米国特許出願公開２００６／０２２２０３４号
【特許文献４】特許出願公開２００５−３４７５８６号
【特許文献５】特許４１０１５７９号
【特許文献６】特許出願公開平成５−５５０５７号
【概要】
【０００６】
本開示の１つの観点に係る高電圧パルス発生装置は、ガスレーザ装置のレーザチャンバ内に配置された１対の放電電極間にパルス状の高電圧を印加する高電圧パルス発生装置であって、磁気コアと、内部に冷媒流路を含み前記磁気コアの周囲を覆う絶縁部材と、前記絶縁部材の周囲に巻かれる巻線と、を含む磁気回路を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
【図１】図１は、ガスレーザ装置及びその充放電回路を説明するための図を示す。
【図２】図２は、図１に示された磁気スイッチの構成を説明するための図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、第１実施形態の高電圧パルス発生装置が備える磁気回路を説明するための図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに示されたＡ１−Ａ２線における断面図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、第２実施形態の高電圧パルス発生装置が備える磁気回路を説明するための図を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示されたＢ１−Ｂ２線における断面図を示す。
【図５】図５は、図４Ａ及び図４Ｂに示された磁気回路の製造工程を説明するための図を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、第３実施形態の高電圧パルス発生装置が備える磁気回路を説明するための図を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示されたＣ１−Ｃ２線における断面図を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図６Ａに示されたＣ１−Ｃ３線における断面図を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、第４実施形態の高電圧パルス発生装置が備える磁気回路を説明するための図を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示されたＤ１−Ｄ２線における断面図を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、第５実施形態の高電圧パルス発生装置が備える磁気回路を説明するための図を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａに示されたＥ１−Ｅ２線における断面図を示す。
【図９】図９は、磁気コアの変形例を説明するための図を示す。
【実施形態】
【０００８】
〜内容〜
１．概要
２．用語の説明
３．ガスレーザ装置及びその充放電回路
３．１  構成
３．２  動作
３．３  磁気回路
４．課題
５．第１実施形態の高電圧パルス発生装置が備える磁気回路
５．１  構成
５．２  動作
５．３  作用
６．第２実施形態の高電圧パルス発生装置が備える磁気回路
６．１  構成
６．２  製造工程
７．第３実施形態の高電圧パルス発生装置が備える磁気回路
８．第４実施形態の高電圧パルス発生装置が備える磁気回路
９．第５実施形態の高電圧パルス発生装置が備える磁気回路
１０．その他
１０．１  磁気コアの変形例
１０．２  その他の変形例等
【０００９】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１０】
［１．概要］
本開示は、以下の実施形態を単なる例として少なくとも開示し得る。
【００１１】
本開示の高電圧パルス発生装置４０は、ガスレーザ装置１のレーザチャンバ１０内に配置された１対の第１及び第２放電電極１１ａ及び１１ｂ間にパルス状の高電圧を印加する高電圧パルス発生装置４０であって、磁気コア５０と、内部に冷媒流路７０を含み磁気コア５０の周囲を覆う絶縁部材６０と、絶縁部材６０の周囲に巻かれる巻線８０と、を含む磁気回路５を備えてもよい。
このような構成により、高電圧パルス発生装置４０は、磁気回路５が空気中でも適切に冷却されると共に小型且つ軽量化され得る。
【００１２】
［２．用語の説明］
「光路軸」は、レーザ光の進行方向に沿ってレーザ光のビーム断面の中心を通る軸である。
「光路」は、レーザ光が通る経路である。光路には、光路軸が含まれてもよい。
【００１３】
［３．ガスレーザ装置及びその充放電回路］
図１及び図２を用いて、ガスレーザ装置１及びその充放電回路について説明する。
図１のガスレーザ装置１は、放電励起式のガスレーザ装置であってもよい。ガスレーザ装置１は、エキシマレーザ装置であってもよい。レーザ媒質であるレーザガスは、レアガスとしてアルゴン若しくはクリプトン、ハロゲンガスとしてフッ素、バッファガスとしてネオン若しくはヘリウム、又はこれらの混合ガスを用いて構成されてもよい。
【００１４】
［３．１  構成］
図１は、ガスレーザ装置１及びその充放電回路を説明するための図を示す。
ガスレーザ装置１は、レーザチャンバ１０と、制御部２０と、充電器３０と、ピーキングコンデンサＣｐと、高電圧パルス発生装置（Pulse Power Module：ＰＰＭ）４０と、を備えてもよい。
【００１５】
レーザチャンバ１０は、その内部にレーザガスが封入されていてもよい。
レーザチャンバ１０の内部空間を形成する壁１０ａは、例えばアルミ金属等の金属材料で形成されてもよい。当該金属材料の表面には、例えばニッケルめっきが施されてもよい。
レーザチャンバ１０の壁１０ａは、グランドに接地されてもよい。
レーザチャンバ１０は、主放電部１１と、電流導入端子１２と、絶縁ホルダ１３と、導電ホルダ１４と、配線１５と、ファン１６と、熱交換器１７と、を含んでもよい。
【００１６】
主放電部１１は、第１放電電極１１ａと、第２放電電極１１ｂと、を含んでもよい。
第１及び第２放電電極１１ａ及び１１ｂは、レーザガスを主放電により励起するための１対の放電電極であってもよい。主放電は、グロー放電であってもよい。
第１及び第２放電電極１１ａ及び１１ｂのそれぞれは、銅を含む金属材料で形成されてもよい。
第１及び第２放電電極１１ａ及び１１ｂは、互いに所定距離だけ離隔し、且つ、互いの長手方向が略平行となるように対向して配置されてもよい。
第１及び第２放電電極１１ａ及び１１ｂは、それぞれカソード電極及びアノード電極であってもよい。
【００１７】
第１放電電極１１ａの第２放電電極１１ｂと対向する面、及び、第２放電電極１１ｂの第１放電電極１１ａと対向する面を、それぞれ「放電面」ともいう。
第１放電電極１１ａの放電面と第２放電電極１１ｂの放電面との間の空間を、「放電空間」ともいう。
【００１８】
電流導入端子１２の一方の端部は、第１放電電極１１ａの放電面とは反対側の底面に接続されてもよい。
電流導入端子１２の他方の端部は、ピーキングコンデンサＣｐを介して、高電圧パルス発生装置４０の負側の出力端子に接続されてもよい。
【００１９】
絶縁ホルダ１３は、第１放電電極１１ａ及び電流導入端子１２の側面を囲むようにして第１放電電極１１ａ及び電流導入端子１２を保持してもよい。
絶縁ホルダ１３は、レーザガスとの反応性が低い絶縁材料で形成されてもよい。レーザガスがフッ素や塩素を含んでいる場合は、絶縁ホルダ１３は、例えば高純度のアルミナセラミックスで形成されてもよい。
絶縁ホルダ１３は、レーザチャンバ１０の壁１０ａに配線１５を介して接続されてもよい。
絶縁ホルダ１３は、第１放電電極１１ａ及び電流導入端子１２と、レーザチャンバ１０の壁１０ａとを電気的に絶縁してもよい。
【００２０】
導電ホルダ１４は、第２放電電極１１ｂの放電面とは反対側の面に接続され、当該第２放電電極１１ｂを支持してもよい。
導電ホルダ１４は、アルミや銅等を含む金属材料で形成されてもよい。
【００２１】
配線１５の一方の端部は、導電ホルダ１４に接続されてもよい。
配線１５の他方の端部は、レーザチャンバ１０の壁１０ａ及びピーキングコンデンサＣｐを介して、高電圧パルス発生装置４０の接地側の端子に接続されてもよい。
配線１５は、第１及び第２放電電極１１ａ及び１１ｂの長手方向に沿って、所定間隔をあけて複数設けられてもよい。
【００２２】
ファン１６は、レーザガスをレーザチャンバ１０内で循環させてもよい。
ファン１６は、クロスフローファンであってもよい。
ファン１６は、第１及び第２放電電極１１ａ及び１１ｂの長手方向とファン１６の長手方向とが略平行となるように配置されてもよい。
ファン１６は、不図示のモータに接続されてもよい。当該モータの動作は、制御部２０によって制御されてもよい。
【００２３】
熱交換器１７は、熱交換器１７の内部に供給された冷媒とレーザガスとの間で熱交換を行ってもよい。
熱交換器１７の動作は、制御部２０によって制御されてもよい。
【００２４】
制御部２０は、露光装置から送信された各種信号に基づいて、ガスレーザ装置１の各構成要素の動作を統括的に制御してもよい。
【００２５】
充電器３０は、高電圧パルス発生装置４０の充電コンデンサＣ０を所定電圧で充電する直流電源装置であってもよい。
充電器３０の動作は、制御部２０によって制御されてもよい。
【００２６】
ピーキングコンデンサＣｐは、高電圧パルス発生装置４０によって充電された電荷を第１放電電極１１ａに放電してもよい。
ピーキングコンデンサＣｐは、高電圧パルス発生装置４０とレーザチャンバ１０との間に配置されてもよい。
或いは、ピーキングコンデンサＣｐは、レーザチャンバ１０の内部に配置されてもよい。この場合、ガスレーザ装置１の放電回路を構成する電流経路によって囲まれた領域の面積が小さくなるため、当該放電回路のインダクタンスは小さくなり得る。よって、当該放電回路でのエネルギー損失が低減され好適であり得る。
【００２７】
高電圧パルス発生装置４０は、ピーキングコンデンサＣｐを介して、第１及び第２放電電極１１ａ及び１１ｂの間にパルス状の高電圧を印加してもよい。
高電圧パルス発生装置４０は、半導体スイッチＳＷと、トランスＴＣ１と、磁気スイッチＭＳ１〜ＭＳ３と、充電コンデンサＣ０と、コンデンサＣ１及びＣ２と、を含んでもよい。更に、高電圧パルス発生装置４０は、これらの素子を冷却する不図示の絶縁油と、絶縁油を冷却する不図示のラジエータと、を含んでもよい。
【００２８】
半導体スイッチＳＷは、トランスＴＣ１の１次側と充電コンデンサＣ０との間に設けられてもよい。
半導体スイッチＳＷの動作は、制御部２０によって制御されてもよい。
【００２９】
磁気スイッチＭＳ１は、トランスＴＣ１の２次側とコンデンサＣ１との間に設けられてもよい。
磁気スイッチＭＳ２は、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２との間に設けられてもよい。
磁気スイッチＭＳ３は、コンデンサＣ２とピーキングコンデンサＣｐとの間に設けられてもよい。
磁気スイッチＭＳ１〜ＭＳ３に印加される電圧の時間積分値が閾値に達すると、磁気スイッチＭＳ１〜ＭＳ３は、電流を流し易くなり得る。当該閾値は磁気スイッチごとに異なる値であってもよい。この時、後述するように磁気スイッチＭＳ１〜ＭＳ３に含まれる磁気コアは、磁気飽和していてもよい。
【００３０】
磁気スイッチＭＳ１〜ＭＳ３が電流を流し易い状態であることを、「磁気スイッチが閉じている」ともいう。
【００３１】
トランスＴＣ１の１次側と２次側とは、電気的に絶縁されてもよい。トランスＴＣ１の１次側の巻線方向と２次側の巻線方向とは、逆方向であってもよい。トランスＴＣ１の２次側の巻線数は、１次側の巻線数よりも多くてもよい。
【００３２】
［３．２  動作］
制御部２０は、不図示のモータを制御してファン１６を回転させてもよい。
レーザチャンバ１０内のレーザガスが循環し得る。レーザガスは、第１放電電極１１ａ及び第２放電電極１１ｂの間の放電空間を流れ得る。
【００３３】
制御部２０は、高電圧の充電電圧Ｖｈｖを充電器３０に設定してもよい。
充電器３０は、設定された充電電圧Ｖｈｖに基づいて、充電コンデンサＣ０を充電し得る。
【００３４】
制御部２０は、レーザ発振を開始するための発振トリガ信号を半導体スイッチＳＷに出力してもよい。
発振トリガ信号が半導体スイッチＳＷに入力されると、半導体スイッチＳＷはＯＮ状態になり得る。半導体スイッチＳＷがＯＮ状態になると、充電コンデンサＣ０からトランスＴＣ１の１次側にパルス状の電流が流れ得る。
【００３５】
トランスＴＣ１の１次側に電流が流れると、電磁誘導によってトランスＴＣ１の２次側に逆方向のパルス状の電流が流れ得る。トランスＴＣ１の２次側に電流が流れると、やがて磁気スイッチＭＳ１に印加される電圧の時間積分値が閾値に達し得る。
磁気スイッチＭＳ１に印加される電圧の時間積分値が閾値に達すると、磁気スイッチＭＳ１は磁気飽和した状態となり、磁気スイッチＭＳ１は閉じ得る。
磁気スイッチＭＳ１が閉じると、トランスＴＣ１の２次側からコンデンサＣ１に電流が流れ、コンデンサＣ１が充電され得る。このとき、コンデンサＣ１を充電する際の電流のパルス幅は、短くなり得る。コンデンサＣ１の電位は負の電位となり得る。
【００３６】
コンデンサＣ１が充電されることにより、やがて磁気スイッチＭＳ２に印加される電圧の時間積分値が閾値に達した状態となり、磁気スイッチＭＳ２は閉じ得る。
磁気スイッチＭＳ２が閉じると、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２に電流が流れ、コンデンサＣ２が充電され得る。このとき、コンデンサＣ２を充電する際の電流のパルス幅は、コンデンサＣ１を充電する際の電流のパルス幅よりも短くなり得る。コンデンサＣ２の電位は負の電位となり得る。
【００３７】
コンデンサＣ２が充電されることにより、やがて磁気スイッチＭＳ３に印加される電圧の時間積分値が閾値に達した状態となり、磁気スイッチＭＳ３は閉じ得る。
磁気スイッチＭＳ３が閉じると、コンデンサＣ２からピーキングコンデンサＣｐに電流が流れ、ピーキングコンデンサＣｐが充電され得る。このとき、ピーキングコンデンサＣｐを充電する際の電流のパルス幅は、コンデンサＣ２を充電する際の電流のパルス幅よりも短くなり得る。ピーキングコンデンサＣｐの電位は負の電位となり得る。
【００３８】
このように、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２、コンデンサＣ２からピーキングコンデンサＣｐへと電流が順次流れることにより、当該電流のパルス幅は圧縮され得る。
ピーキングコンデンサＣｐが充電されることにより、第１及び第２放電電極１１ａ及び１１ｂの間には、ピーキングコンデンサＣｐによってパルス状の高電圧が印加され得る。
第１及び第２放電電極１１ａ及び１１ｂの間に印加されたパルス状の高電圧がレーザガスの絶縁耐圧より大きくなると、レーザガスは絶縁破壊され得る。
レーザガスが絶縁破壊されると、第１及び第２放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電空間には主放電が発生し得る。このとき、主放電により電子が移動する方向は、カソード電極である第１放電電極１１ａからアノード電極である第２放電電極１１ｂに向かう方向であり得る。
【００３９】
主放電が発生すると、第１及び第２放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電空間にあるレーザガスは励起されて光を放出し得る。
レーザガスから放出された光は、ガスレーザ装置１のレーザ共振器を構成する不図示の出力結合ミラー及び不図示のリアミラーで反射され、当該レーザ共振器内を往復し得る。
レーザ共振器内を往復する光は、当該放電空間を通過する度に増幅され、レーザ発振し得る。
その後、増幅された光の一部は、出力結合ミラーを透過し、パルスレーザ光として露光装置に出力され得る。
【００４０】
また、主放電が発生すると、第１及び第２放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電空間には、放電生成物が発生し得る。放電生成物は、当該放電空間を流れるレーザガスの流れに乗って、当該放電空間から遠ざかり得る。
放電空間を流れるレーザガスは、熱交換器１７に向かって流れ、熱交換器１７を通過する際に冷却され得る。熱交換器１７を通過したレーザガスは、ファン１６を通過して、レーザチャンバ１０内を再び循環し得る。
その結果、ガスレーザ装置１は、レーザガスの循環に対応する繰り返し周波数で、パルスレーザ光を出力し得る。
【００４１】
［３．３  磁気回路］
図１に示された高電圧パルス発生装置４０に用いられる磁気回路の一種である磁気スイッチＭＳ１〜ＭＳ３やトランスＴＣ１の構成について概略的に説明する。
以下では、高電圧パルス発生装置４０に用いられる磁気回路のうち、磁気スイッチＭＳ１について代表して説明する。
図２は、図１に示された磁気スイッチＭＳ１の構成を概略的に説明するための図を示す。
磁気スイッチＭＳ１は、磁気コア４１と、スペーサ４２と、巻線４３と、緩衝部材４４と、絶縁油４５を含んでもよい。
【００４２】
磁気スイッチＭＳ１は、複数の磁気コア４１が多段に配置された構造を有してもよい。
多段に配置された複数の磁気コア４１のそれぞれは、略円環状に形成されてもよい。
多段に配置された複数の磁気コア４１は、互いの中心軸を略一致させ、且つ、互いに所定距離だけ離隔して間隙４１ａを形成した状態で、当該中心軸方向に沿って積み上げるように配置されてもよい。
【００４３】
スペーサ４２は、このように多段に配置された複数の磁気コア４１を保持し、隣接する各磁気コア４１同士の間に形成された間隙４１ａを維持してもよい。
【００４４】
巻線４３は、スペーサ４２によって保持された複数の磁気コア４１全体の周囲に巻かれてもよい。
巻線４３は、金属線に絶縁紙を被覆して形成されてもよい。
【００４５】
緩衝部材４４は、磁気コア４１と巻線４３との間の放電を抑制する部材であってもよい。
緩衝部材４４は、スペーサ４２によって保持された複数の磁気コア４１全体の角部と、巻線４３との間に配置されてもよい。
【００４６】
磁気スイッチＭＳ１は、冷却のため、絶縁油４５によって満たされた不図示のタンク内に設置された状態で使用されてもよい。すなわち、磁気スイッチＭＳ１は、絶縁油４５に浸漬された状態で使用されてもよい。
絶縁油４５は、当該タンク内に設けられた不図示のファンの回転による強制対流や自然対流によって、磁気コア４１の表面上を流れてもよい。すなわち、隣接する各磁気コア４１同士の間に形成された間隙４１ａは、絶縁油４５によって満たされ得る。絶縁油４５は、発熱した磁気コア４１との間で熱交換を行い、当該磁気コア４１を冷却し得る。
【００４７】
磁気スイッチＭＳ２及びＭＳ３やトランスＴＣ１は、磁気スイッチＭＳ１と同様の多段構造を有してもよい。
【００４８】
［４．課題］
上述のように、高電圧パルス発生装置４０に用いられる磁気回路は、絶縁油４５が満たされたタンク内に設置された状態で使用されるため、高電圧パルス発生装置４０内で当該タンクが占める空間の体積が大きくなり得る。
また、高電圧パルス発生装置４０に用いられる磁気回路は、複数の磁気コア４１が間隙４１ａを形成した状態で多段に配置された構造を有するため、１つの磁気回路に含まれる磁気コア自体の体積も大きくなり得る。
加えて、磁気コア自体の体積が大きくなることによって、磁気回路は、磁気コアの磁気飽和後におけるインダクタンスが大きくなり得る。磁気回路のインダクタンスが大きくなると、磁気回路の発熱量が増加して高温となり易く、適切に冷却されなければ故障し易くなり得る。
このような磁気回路を備える高電圧パルス発生装置４０は、大型且つ重量化し得る。
よって、空気中で使用されても適切に冷却可能であり小型且つ軽量な磁気回路を提供することによって、高電圧パルス発生装置４０を小型且つ軽量化する技術が求められている。
【００４９】
［５．第１実施形態の高電圧パルス発生装置が備える磁気回路］
図３Ａ及び図３Ｂを用いて、第１実施形態の高電圧パルス発生装置４０が備える磁気回路５について説明する。
第１実施形態の高電圧パルス発生装置４０は、図１に示された高電圧パルス発生装置４０に対して、磁気回路の構成が主に異なってもよい。
第１実施形態に係る磁気回路５は、図１に示された磁気スイッチＭＳ１〜ＭＳ３やトランスＴＣ１に適用されてもよい。
以下では、第１実施形態の高電圧パルス発生装置４０が備える磁気回路５を、磁気スイッチＭＳ１に適用した場合について代表して説明する。
第１実施形態の高電圧パルス発生装置４０の構成において、図１に示された高電圧パルス発生装置４０と同様の構成については説明を省略する。
【００５０】
［５．１  構成］
図３Ａは、第１実施形態の高電圧パルス発生装置４０が備える磁気回路５を説明するための図を示す。図３Ｂは、図３Ａに示されたＡ１−Ａ２線における断面図を示す。
図３Ａ及び図３Ｂの磁気回路５は、絶縁油４５に浸漬された状態でなく、空気中で使用されてもよい。
磁気回路５は、磁気コア５０と、絶縁部材６０と、冷媒流路７０と、巻線８０と、を含んでもよい。
【００５１】
磁気コア５０は、複数の磁気コアが多段に配置された構造でなくてもよい。
磁気コア５０は、断面が長方形の略円環形状に形成されてもよい。
磁気コア５０には、磁気コア５０の内周面である第１面５０ａ、磁気コア５０の外周面である第２面５０ｂ、磁気コア５０の中心軸に略垂直な第３面５０ｃ、及び、磁気コア５０の中心軸に略垂直な面で第３面５０ｃとは反対側の第４面５０ｄが形成されてもよい。
磁気コア５０は、強磁性体の材料で形成されてもよい。
磁気コア５０を形成する材料は、磁束密度と磁場との関係を示すＢ−Ｈ曲線において、保磁力が小さく透磁率が大きい材料であってもよい。
磁気コア５０を形成する材料は、例えば、鉄、ニッケル若しくはコバルト等の金属材料又はそれらの合金材料であってもよい。好適には、磁気コア５０を形成する材料は、ナノ結晶軟磁性材料であってもよい。当該ナノ結晶軟磁性材料は、ファインメット（登録商標）であってもよい。
【００５２】
絶縁部材６０は、磁気コア５０を電気的に絶縁してもよい。
絶縁部材６０は、磁気コア５０の周囲を覆ってもよい。すなわち、絶縁部材６０は、磁気コア５０の第１面５０ａ、第２面５０ｂ、第３面５０ｃ及び第４面５０ｄを覆ってもよい。
絶縁部材６０は、高い熱伝導性を有する絶縁材料で形成されてもよい。絶縁部材６０は、例えば、アルミナ、イットリア及び窒化アルミの少なくとも１つを含むセラミックス材料で形成されてもよい。
絶縁部材６０は、内部に冷媒流路７０を含んでもよい。
【００５３】
冷媒流路７０は、内部に冷媒が流れる流路であってもよい。冷媒は、例えば冷却水であってもよい。
冷媒流路７０は、第１冷媒流路７１と、第２冷媒流路７２と、を含んでもよい。
【００５４】
第１冷媒流路７１は、略円環形状に形成された磁気コア５０の周方向に沿って形成されてもよい。
第１冷媒流路７１は、磁気コア５０の第３面５０ｃを覆う絶縁部材６０の内部に配置されてもよい。第１冷媒流路７１は、当該絶縁部材６０の内部において、磁気コア５０の第３面５０ｃと対向するように配置されてもよい。
第１冷媒流路７１には、内部に冷媒を流入させる流入口と、内部の冷媒を流出させる流出口とが設けられてもよい。当該流入口及び流出口は、外部のラジエータ等と接続された入口配管７１１及び出口配管７１２に接続されてもよい。
【００５５】
第２冷媒流路７２は、略円環形状に形成された磁気コア５０の周方向に沿って形成されてもよい。
第２冷媒流路７２は、磁気コア５０の第４面５０ｄを覆う絶縁部材６０の内部に配置されてもよい。第２冷媒流路７２は、当該絶縁部材６０の内部において、磁気コア５０の第４面５０ｄと対向するように配置されてもよい。
第２冷媒流路７２には、内部に冷媒を流入させる流入口と、内部の冷媒を流出させる流出口とが設けられてもよい。当該流入口及び流出口は、外部のラジエータ等と接続された入口配管７２１及び出口配管７２２に接続されてもよい。
【００５６】
巻線８０は、コイルを構成してもよい。
巻線８０は、銅等の金属線に絶縁物を被覆して形成されてもよい。
巻線８０は、絶縁部材６０に覆われた磁気コア５０に対して巻かれてもよい。巻線８０は、磁気コア５０を覆う絶縁部材６０の周囲に所定の巻数及び間隔で巻かれてもよい。
巻線８０は、複数巻かれてもよく、図３Ａに例示するように４本であってもよい。４本の巻線８０の各端部は、第１〜第４入力端と、それらに対応する第１〜第４出力端とを構成してもよい。
【００５７】
第１実施形態の高電圧パルス発生装置４０の他の構成については、図１に示された高電圧パルス発生装置４０と同様であってもよい。
【００５８】
［５．２  動作］
第１実施形態の高電圧パルス発生装置４０の動作について説明する。
第１実施形態の高電圧パルス発生装置４０の動作において、図１に示された高電圧パルス発生装置４０と同様の動作について説明を省略する。
【００５９】
第１実施形態に係る磁気回路５には、巻線８０の入力端からパルス状の電流が流入し得る。
巻線８０の入力端から電流が流れ始めると、磁場が発生して磁気コア５０に印加され得る。
【００６０】
磁気回路５は、磁気コア５０が磁気飽和に到達する前であると、インダクタンスが大きくなり電流の流れが抑制され得る。
一方、磁気回路５は、磁気コア５０が磁気飽和に到達すると、インダクタンスは小さくなり電流の流れが大きくなり得る。
この間、磁気コア５０により発生した熱は、絶縁部材６０を介して冷媒流路７０内の冷媒に伝達し、外部に排出され得る。磁気コア５０の温度上昇は抑制され得る。
よって、磁気回路５は、磁気コア５０が磁気飽和後でも、インダクタンスの増加が抑制され、巻線８０に流れる電流の損失が抑制され得る。
【００６１】
第１実施形態の高電圧パルス発生装置４０の他の動作については、図１に示された高電圧パルス発生装置４０と同様であってもよい。
【００６２】
［５．３  作用］
第１実施形態に係る磁気回路５は、内部に冷媒流路７０を含む絶縁部材６０にて磁気コア５０の周囲を覆うため、電気絶縁性を維持して磁気コア５０を冷却し得る。
更に、第１実施形態に係る磁気回路５は、磁気コア５０の比較的発熱し易い第３及び第４面５０ｃ及び５０ｄと対向して冷媒流路７０が配置されているため、磁気コア５０が冷却され易くなり得る。
しかも、第１実施形態に係る磁気回路５は、絶縁油４５よりも熱伝導率の高い冷却水を冷媒流路７０の冷媒として使用するため、磁気コア５０が更に冷却され易くなり得る。
それにより、第１実施形態に係る磁気回路５は、複数の磁気コアを多段構造とし絶縁油４５に浸漬して使用される必要が無くなり得る。
よって、第１実施形態に係る磁気回路５は、空気中で使用されても適切に冷却されると共に小型且つ軽量化され得る。
その結果、第１実施形態の高電圧パルス発生装置４０は、小型且つ軽量化され得る。
【００６３】
［６．第２実施形態の高電圧パルス発生装置が備える磁気回路］
図４Ａ〜図５を用いて、第２実施形態の高電圧パルス発生装置４０が備える磁気回路５について説明する。
第２実施形態に係る磁気回路５は、第１実施形態に係る磁気回路５に対して、絶縁部材６０が異なる構成を備えてもよい。
更に第２実施形態に係る磁気回路５は、第１実施形態に係る磁気回路５に対して、第５及び第６絶縁部材６５及び６６が追加された構成を備えてもよい。
第２実施形態の高電圧パルス発生装置４０の構成において、第１実施形態の高電圧パルス発生装置４０と同様の構成については説明を省略する。
【００６４】
［６．１  構成］
図４Ａは、第２実施形態の高電圧パルス発生装置４０が備える磁気回路５を説明するための図を示す。図４Ｂは、図４Ａに示されたＢ１−Ｂ２線における断面図を示す。
図４Ａ及び図４Ｂの絶縁部材６０は、第１絶縁部材６１と、第２絶縁部材６２と、第３絶縁部材６３と、第４絶縁部材６４と、を含んでもよい。
【００６５】
第１絶縁部材６１は、第５絶縁部材６５を介して、磁気コア５０の第１面５０ａを覆ってもよい。
第１絶縁部材６１は、第１面５０ａに沿って略円環状に形成されてもよい。
第１絶縁部材６１は、高い熱伝導性を有する絶縁材料で形成されてもよい。第１絶縁部材６１は、例えば、アルミナ、イットリア及び窒化アルミの少なくとも１つを含むセラミックス材料で形成されてもよい。
第１絶縁部材６１は、溶射によって形成されてもよい。
第１絶縁部材６１の厚さは、例えば２．５ｍｍ程度であってもよい。
【００６６】
第２絶縁部材６２は、第５絶縁部材６５を介して、磁気コア５０の第２面５０ｂを覆ってもよい。
第２絶縁部材６２は、第２面５０ｂに沿って略円環状に形成されてもよい。
第２絶縁部材６２は、高い熱伝導性を有する絶縁材料で形成されてもよい。第２絶縁部材６２は、例えば、アルミナ、イットリア及び窒化アルミの少なくとも１つを含むセラミックス材料で形成されてもよい。
第２絶縁部材６２は、溶射によって形成されてもよい。
第２絶縁部材６２の厚さは、例えば２．５ｍｍ程度であってもよい。
【００６７】
第３絶縁部材６３は、第５絶縁部材６５を介して、磁気コア５０の第３面５０ｃを覆ってもよい。
第３絶縁部材６３は、第３面５０ｃに沿って略円環状に形成されてもよい。
第３絶縁部材６３は、高い熱伝導性を有する絶縁材料で形成されてもよい。第３絶縁部材６３は、例えば、アルミナ、イットリア及び窒化アルミの少なくとも１つを含むセラミックス材料で形成されてもよい。
第３絶縁部材６３は、ロールコンパクション法で製造されてもよい。
第３絶縁部材６３は、内部に第１冷媒流路７１を含んでもよい。
第３絶縁部材６３の厚さは、例えば２．５ｍｍ程度であってもよい。
【００６８】
第４絶縁部材６４は、第５絶縁部材６５を介して、磁気コア５０の第４面５０ｄを覆ってもよい。
第４絶縁部材６４は、第４面５０ｄに沿って略円環状に形成されてもよい。
第４絶縁部材６４は、高い熱伝導性を有する絶縁材料で形成されてもよい。第４絶縁部材６４は、例えば、アルミナ、イットリア及び窒化アルミの少なくとも１つを含むセラミックス材料で形成されてもよい。
第４絶縁部材６４は、ロールコンパクション法で製造されてもよい。
第４絶縁部材６４は、内部に第２冷媒流路７２を含んでもよい。
第４絶縁部材６４の厚さは、例えば２．５ｍｍ程度であってもよい。
【００６９】
図４Ｂの第５絶縁部材６５は、第１〜第４絶縁部材６１〜６４と、磁気コア５０の第１〜第４面５０ａ〜５０ｄとの間にそれぞれ配置されてもよい。
第５絶縁部材６５は、高い熱伝導性を有する絶縁材料で形成されてもよい。第５絶縁部材６５は、例えば、アルミナ、イットリア及び窒化アルミの少なくとも１つを含むセラミックス材料で形成されてもよい。
第５絶縁部材６５は、第１〜第４面５０ａ〜５０ｄのそれぞれに対して溶射によって形成されてもよい。
第５絶縁部材６５の厚さは、例えば２．５ｍｍ程度であってもよい。
【００７０】
図４Ａ及び図４Ｂの第６絶縁部材６６は、第１〜第５絶縁部材６１〜６５で覆われた磁気コア５０に対して巻かれた巻線８０を覆ってもよい。
第６絶縁部材６６は、高い熱伝導性を有する絶縁材料で形成されてもよい。第６絶縁部材６６は、例えば、アルミナ、イットリア及び窒化アルミの少なくとも１つを含むセラミックス材料で形成されてもよい。
第６絶縁部材６６は、巻線８０が巻かれた磁気コア５０に対して溶射によって形成されてもよい。第６絶縁部材６６は、当該巻線８０が当該第６絶縁部材６６内に埋められるように形成されてもよい。
第６絶縁部材６６の厚さは、例えば２．５ｍｍ程度であってもよい。
【００７１】
第２実施形態に係る磁気回路５の他の構成については、第１実施形態に係る磁気回路５と同様であってもよい。
【００７２】
［６．２  製造工程］
第２実施形態に係る磁気回路５の製造工程について説明する。
図５は、図４Ａ及び図４Ｂに示された磁気回路５の製造工程を説明するための図を示す。
【００７３】
ステップＳ１において、磁気コア５０の全表面に対して、第５絶縁部材６５を溶射してもよい。具体的には、磁気コア５０の第１〜第４面５０ａ〜５０ｄのそれぞれに対して、第５絶縁部材６５を溶射してもよい。
【００７４】
ステップＳ２において、第５絶縁部材６５が溶射された磁気コア５０の第３及び第４面５０ｃ及び５０ｄに対して、第１及び第２冷媒流路７１及び７２が形成された第３及び第４絶縁部材６３及び６４をそれぞれ配置してもよい。
第１及び第２冷媒流路７１及び７２は、第３及び第４絶縁部材６３及び６４のそれぞれの内部に、ロールコンパクション法によって予め形成されてもよい。ロールコンパクション法で製造されることにより、第３及び第４絶縁部材６３及び６４は、高い絶縁性能を有し得る。
【００７５】
ステップＳ３において、第５絶縁部材６５が溶射された磁気コア５０の第１及び第２面５０ａ及び５０ｂに対して、第１及び第２絶縁部材６１及び６２をそれぞれ溶射してもよい。
【００７６】
ステップＳ４において、第１〜第５絶縁部材６１〜６５で覆われた磁気コア５０に対して、巻線８０を巻いてもよい。
【００７７】
ステップＳ５において、巻線８０が巻かれた磁気コア５０に対して、第６絶縁部材６６を溶射してもよい。具体的には、第１〜第４絶縁部材６１〜６４の表面上及びこれらに巻かれた巻線８０の表面上に対して、当該巻線８０が埋められるよう、第６絶縁部材６６を溶射しもよい。
【００７８】
第２実施形態の高電圧パルス発生装置４０の他の構成については、第１実施形態の高電圧パルス発生装置４０と同様であってもよい。
【００７９】
このような構成により、第２実施形態に係る磁気回路５は、巻線８０が第６絶縁部材６６によって覆われているため、巻線８０の絶縁性能が更に向上し得る。
その結果、第２実施形態の高電圧パルス発生装置４０は、磁気回路５が故障し難くなるため、耐久性が向上し得る。
【００８０】
［７．第３実施形態の高電圧パルス発生装置が備える磁気回路］
図６Ａ〜図６Ｃを用いて、第３実施形態の高電圧パルス発生装置４０が備える磁気回路５について説明する。
第３実施形態に係る磁気回路５は、第２実施形態に係る磁気回路５に対して、第７絶縁部材６７、押圧部材９０及び金属管９５が追加された構成を備えてもよい。
更に、第３実施形態に係る磁気回路５は、第２実施形態に係る磁気回路５に対して、冷媒流路７０に係る構成が異なってもよい。
第３実施形態の高電圧パルス発生装置４０の構成において、第２実施形態の高電圧パルス発生装置４０と同様の構成については説明を省略する。
【００８１】
図６Ａは、第３実施形態の高電圧パルス発生装置４０が備える磁気回路５を説明するための図を示す。図６Ｂは、図６Ａに示されたＣ１−Ｃ２線における断面図を示す。図６Ｃは、図６Ａに示されたＣ１−Ｃ３線における断面図を示す。
なお、図６Ａにおいて、放射状に描かれた細線は巻線８０が巻かれる位置を示し、当該位置に巻かれた巻線８０の図示は一部省略されている。図６Ｂでは、巻線８０の図示が全て省略されている。
【００８２】
図６Ａ〜図６Ｃの磁気回路５は、図４Ａ及び図４Ｂに示された第５及び第６絶縁部材６５及び６６を含まなくてもよい。
図６Ａ〜図６Ｃの第１〜第４絶縁部材６１〜６４は、第５絶縁部材６５を介さずに、磁気コア５０の第１〜第４面５０ａ〜５０ｄをそれぞれ覆ってもよい。
第１絶縁部材６１は、磁気コア５０の第１面５０ａを直接覆ってもよい。
第２〜第４絶縁部材６２〜６４は、第７絶縁部材６７を介して、磁気コア５０の第２〜第４面５０ｂ〜５０ｄを覆ってもよい。
第１〜第４絶縁部材６１〜６４の他の構成については、第２実施形態に係る第１〜第４絶縁部材６１〜６４と同様であってもよい。
【００８３】
図６Ａ〜図６Ｃの第７絶縁部材６７は、弾性を有する絶縁材料で形成されてもよい。第７絶縁部材６７は、例えばシリコーン樹脂で形成されてもよい。
第７絶縁部材６７は、第２〜第４絶縁部材６２〜６４と、磁気コア５０の第２〜第４面５０ｂ〜５０ｄとの間にそれぞれ配置されてもよい。
具体的には、弾性を有する第７絶縁部材６７は、磁気コア５０の第２面５０ｂに設けられた金属管９５と、第２絶縁部材６２との間を満たすように配置されてもよい。弾性を有する第７絶縁部材６７は、磁気コア５０の第３面５０ｃと第３絶縁部材６３との間を満たすように配置されてもよい。弾性を有する第７絶縁部材６７は、磁気コア５０の第４面５０ｄと第４絶縁部材６４との間を満たすように配置されてもよい。
また、第７絶縁部材６７は、互いに隣接する第１〜第４絶縁部材６１〜６４同士の間を満たすように配置されてもよい。
【００８４】
図６Ａ〜図６Ｃの金属管９５は、略円環形状に形成された磁気コア５０の第２面５０ｂの周方向に沿って形成されてもよい。
金属管９５は、磁気コア５０の第２面５０ｂ上に直接接触するように設けられてもよい。
金属管９５は、第７絶縁部材６７と、磁気コア５０の第２面５０ｂとの間に配置されてもよい。
金属管９５の端面は、曲面状に形成されてもよい。金属管９５の端面には、径方向外側の縁に対してＲ面取り加工が施されてもよい。
金属管９５は、例えばステンレス等の金属材料で形成されてもよい。
【００８５】
図６Ａ〜図６Ｃの押圧部材９０は、第３及び第４絶縁部材６３及び６４を、磁気コア５０の第３及び第４面５０ｃ及び５０ｄに対してそれぞれ押圧してもよい。
押圧部材９０は、１対のプレート９１１と、１対のプレート９１２と、１対のボルト９２１と、１対のボルト９２２と、を含んでもよい。
【００８６】
１対のプレート９１１は、第１絶縁部材６１よりも内側から第２絶縁部材６２よりも外側まで磁気コア５０の径方向に亘って配置されてもよい。
１対のプレート９１１は、第１〜第４絶縁部材６１〜６４及び第７絶縁部材が覆われた磁気コア５０を、磁気コア５０の中心軸方向から挟んで支持してもよい。
１対のプレート９１１は、第３及び第４絶縁部材６３及び６４と磁気コア５０の第３及び第４面５０ｃ及び５０ｄとに対して、弾性を有する第７絶縁部材６７が密着し薄く変形するように、当該磁気コア５０を挟んで支持してもよい。
１対のボルト９２１は、当該磁気コア５０を挟んで支持する１対のプレート９１１を固定してもよい。
【００８７】
１対のプレート９１２は、磁気コア５０の中心軸に対して１対のプレート９１１と対称な位置に配置されてもよい。
１対のプレート９１２は、１対のプレート９１１と同様に、第１〜第４絶縁部材６１〜６４及び第７絶縁部材が覆われた磁気コア５０を挟んで支持してもよい。
１対のボルト９２２は、当該磁気コア５０を挟んで支持する１対のプレート９１２を固定してもよい。
【００８８】
図６Ａ〜図６Ｃの冷媒流路７０は、図４Ａ及び図４Ｂに示された第１冷媒流路７１の代りに、第３及び第４冷媒流路７３及び７４を含んでもよい。
第３及び第４冷媒流路７３及び７４のそれぞれは、第３絶縁部材６３の内部であって、磁気コア５０の第３面５０ｃに対向するように配置されてもよい。
第３及び第４冷媒流路７３及び７４は、少なくとも１箇所で互いに連通してもよい。
第３冷媒流路７３は、第４冷媒流路７４よりも磁気コア５０の径方向外側に配置されてもよい。第４冷媒流路７４は、第３冷媒流路７３よりも磁気コア５０の径方向内側に配置されてもよい。
第３冷媒流路７３には、内部に冷媒を流入させる流入口が設けられてもよい。当該流入口は、外部のラジエータ等と接続された入口配管７３１に接続されてもよい。当該流入口は、１対のプレート９１１の一方９１１ａを介して入口配管７３１に接続されてもよい。
第３冷媒流路７３と連通する第４冷媒流路７４には、内部の冷媒を流出させる流出口が設けられてもよい。当該流出口は、外部のラジエータ等と接続された出口配管７４２に接続されてもよい。当該流出口は、１対のプレート９１１の一方９１１ａを介して出口配管７４２に接続されてもよい。
【００８９】
また、冷媒流路７０は、図４Ａ及び図４Ｂに示された第２冷媒流路７２の代りに、第５及び第６冷媒流路７５及び７６を含んでもよい。
第５及び第６冷媒流路７５及び７６のそれぞれは、第４絶縁部材６４の内部であって、磁気コア５０の第４面５０ｄに対向するように配置されてもよい。
第５及び第６冷媒流路７５及び７６は、少なくとも１箇所で互いに連通してもよい。
第５冷媒流路７５は、第６冷媒流路７６よりも磁気コア５０の径方向外側に配置されてもよい。第６冷媒流路７６は、第５冷媒流路７５よりも磁気コア５０の径方向内側に配置されてもよい。
第５冷媒流路７５には、内部に冷媒を流入させる流入口が設けられてもよい。当該流入口は、外部のラジエータ等と接続された入口配管７５１に接続されてもよい。当該流入口は、１対のプレート９１１の他方９１１ｂを介して入口配管７５１に接続されてもよい。
第５冷媒流路７５と連通する第６冷媒流路７６には、内部の冷媒を流出させる流出口が設けられてもよい。当該流出口は、外部のラジエータ等と接続された出口配管７６２に接続されてもよい。当該流出口は、１対のプレート９１１の他方９１１ｂを介して出口配管７６２に接続されてもよい。
冷媒流路７０の他の構成については、第２実施形態に係る冷媒流路７０と同様であってもよい。
【００９０】
入口配管７３１内を流れる冷媒は、第３冷媒流路７３の流入口から第３冷媒流路７３内に流入、第３冷媒流路７３内を流れ得る。
第３冷媒流路７３内を流れる冷媒は、第４冷媒流路７４との連通部分を経由して第４冷媒流路７４内に流入し、第４冷媒流路７４内を流れ得る。
第４冷媒流路７４内を流れる冷媒は、第４冷媒流路７４の流出口から出口配管７４２に流出し、外部のラジエータ等に向かって流れ得る。
【００９１】
同様に、入口配管７５１内を流れる冷媒は、第５冷媒流路７５の流入口から第５冷媒流路７５内に流入、第５冷媒流路７５内を流れ得る。
第５冷媒流路７５内を流れる冷媒は、第６冷媒流路７６との連通部分を経由して第６冷媒流路７６内に流入し、第６冷媒流路７６内を流れ得る。
第６冷媒流路７６内を流れる冷媒は、第６冷媒流路７６の流出口から出口配管７６２に流出し、外部のラジエータ等に向かって流れ得る。
【００９２】
第３実施形態の高電圧パルス発生装置４０の他の構成については、第３実施形態の高電圧パルス発生装置４０と同様であってもよい。
【００９３】
このような構成により、第３実施形態に係る磁気回路５は、弾性を有する第７絶縁部材６７が、磁気コア５０及び金属管９５とこれらの周囲を覆う第２〜第４絶縁部材６２〜６４との間を満たすように配置され得る。
このため、第３実施形態に係る磁気回路５は、磁気コア５０及び金属管９５と第２〜第４絶縁部材６２〜６４との間における接触熱抵抗を低減し得る。加えて、第３実施形態に係る磁気回路５は、磁気コア５０及び金属管９５と第２〜第４絶縁部材６２〜６４との熱膨張率が異なっていても、弾性を有する第７絶縁部材６７が緩衝材となるため、熱応力の発生を抑制し得る。
それにより、第３実施形態に係る磁気回路５は、磁気コア５０にて発生した熱を冷媒流路７０の冷媒に効率良く伝達させ得る。加えて、第３実施形態に係る磁気回路５は、第２〜第４絶縁部材６２〜６４や磁気コア５０等の破損を抑制し得る。
【００９４】
また、第３実施形態に係る磁気回路５は、押圧部材９０によって、内部に冷媒流路７０を含む第３及び第４絶縁部材６３及び６４を、磁気コア５０の比較的発熱し易い第３及び第４面５０ｃ及び５０ｄに対して押圧し得る。しかも、第３実施形態に係る磁気回路５は、弾性を有する第７絶縁部材６７が薄く変形し得る程度に、第３及び第４絶縁部材６３及び６４を第３及び第４面５０ｃ及び５０ｄに対して押圧し得る。
このため、第３実施形態に係る磁気回路５は、磁気コア５０と第３及び第４絶縁部材６３及び６４との間における接触熱抵抗を更に低減し得ると共に、第７絶縁部材６７自体の熱抵抗をも低減し得る。
それにより、第３実施形態に係る磁気回路５は、磁気コア５０にて発生した熱を冷媒流路７０の冷媒に更に効率良く伝達させ得る。
【００９５】
また、第３実施形態に係る磁気回路５は、磁気コア５０の第２面５０ｂに対して、端面が曲面状に形成された金属管９５が設けられているため、金属管９５が設けられた磁気コア５０の外周縁で電界集中が発生することを抑止し得る。
それにより、第３実施形態に係る磁気回路５は、電界集中の発生による破損を抑制し得る。
【００９６】
このようなことから、第３実施形態の高電圧パルス発生装置４０は、磁気回路５が空気中で使用されてもより適切に冷却されると共に磁気回路５が更に故障し難くなり、耐久性が更に向上し得る。
【００９７】
［８．第４実施形態の高電圧パルス発生装置が備える磁気回路］
図７Ａ及び図７Ｂを用いて、第４実施形態の高電圧パルス発生装置４０が備える磁気回路５について説明する。
第４実施形態に係る磁気回路５は、第３実施形態に係る磁気回路５に対して、第１及び第２絶縁部材６１及び６２に係る構成が異なっていてもよい。
更に、第４実施形態に係る磁気回路５は、第３実施形態に係る磁気回路５に対して、第８絶縁部材６８が追加された構成を備えてもよい。
第４実施形態の高電圧パルス発生装置４０の構成において、第３実施形態の高電圧パルス発生装置４０と同様の構成については説明を省略する。
【００９８】
図７Ａは、第４実施形態の高電圧パルス発生装置４０が備える磁気回路５を説明するための図を示す。図７Ｂは、図７Ａに示されたＤ１−Ｄ２線における断面図を示す。
図７Ａ及び図７Ｂの第１及び第２絶縁部材６１及び６２には、巻線８０が巻かれる位置に複数の溝６１ａ及び６２ａが形成されてもよい。
複数の溝６１ａ及び６２ａは、巻線８０の巻数及び間隔に応じた数及び間隔にて形成されてもよい。
なお、第１及び第２絶縁部材６１及び６２には、複数の溝６１ａ及び６２ａの代りに、複数の突起が形成されてもよい。この場合、例えば、１本の溝６１ａの代りに１対の突起が形成されてもよい。
第１及び第２絶縁部材６１及び６２の他の構成については、第３実施形態に係る第１及び第２絶縁部材６１及び６２と同様であってもよい。
【００９９】
図７Ａ及び図７Ｂの第８絶縁部材６８は、第１〜第４及び第７絶縁部材６１〜６５及び６７で覆われた磁気コア５０に対して巻かれた巻線８０を覆ってもよい。なお、図７Ａにおいては、巻線８０の第８絶縁部材６８に覆われる部分は便宜的に灰色の太線で図示している。また、第２及び第３絶縁部材６２及び６３も第８絶縁部材６８に覆われてもよいが、図７Ａにおいては、これらは実線で図示している。
第８絶縁部材６８は、高い絶縁性及び耐熱性を有する樹脂材料で形成されてもよい。第８絶縁部材６８は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂及びポリイミド樹脂の少なくとも１つを含む樹脂材料で形成されてもよい。
第８絶縁部材６８は、巻線８０が巻かれた磁気コア５０に対してモールド成型を施すことによって形成されてもよい。第８絶縁部材６８は、当該巻線８０が当該第８絶縁部材６８内に埋められるように形成されてもよい。
【０１００】
第４実施形態の高電圧パルス発生装置４０の他の構成については、第３実施形態の高電圧パルス発生装置４０と同様であってもよい。
【０１０１】
このような構成により、第４実施形態に係る磁気回路５は、溝６１ａ及び６２ａによって隣接する巻線８０同士の間隔が固定されると共に巻線８０が第８絶縁部材６８によって覆われているため、巻線８０の絶縁性能が更に向上し得る。
その結果、第４実施形態の高電圧パルス発生装置４０は、磁気回路５が更に故障し難くなるため、耐久性が更に向上し得る。
【０１０２】
［９．第５実施形態の高電圧パルス発生装置が備える磁気回路］
図８Ａ及び図８Ｂを用いて、第５実施形態の高電圧パルス発生装置４０が備える磁気回路５について説明する。
第５実施形態に係る磁気回路５は、第１実施形態に係る磁気回路５が図１に示されたトランスＴＣ１に適用された例であってもよい。
具体的には、第５実施形態に係る磁気回路５は、第１実施形態に係る磁気回路５に対して、巻線８０に係る構成が主に異なってもよい。
第５実施形態の高電圧パルス発生装置４０の構成において、第１実施形態の高電圧パルス発生装置４０と同様の構成については説明を省略する。
【０１０３】
図８Ａは、第５実施形態の高電圧パルス発生装置４０が備える磁気回路５を説明するための図を示す。図８Ｂは、図８Ａに示されたＥ１−Ｅ２線における断面図を示す。
図８Ａ及び図８Ｂの巻線８０は、１次側巻線８１と、２次側巻線８２と、を含んでもよい。
【０１０４】
１次側及び２次側巻線８１及び８２は、絶縁部材６０に覆われた磁気コア５０に巻かれてもよい。
１次側巻線８１の巻線方向と２次側巻線８２の巻線方向とは、逆方向であってもよい。
２次側巻線８２の巻線数は、１次側巻線８１の巻線数よりも多くてもよい。
１次側巻線８１は、４対の入力端及び出力端を含んでもよい。２次側巻線８２は、１対の入力端及び出力端を含んでもよい。
２次側巻線８２は、磁気コア５０を覆う絶縁部材６０の周囲に巻かれてもよい。
磁気コア５０を覆う絶縁部材６０の周囲に巻かれた２次側巻線８２は、第９絶縁部材６９によって覆われてもよい。
１次側巻線８１は、２次側巻線８２を覆う第９絶縁部材６９の周囲に巻かれてもよい。なお、図８Ａにおいては、１次側巻線８１等、第９絶縁部材６９に覆われる部分も便宜的に一部実線で図示している。
【０１０５】
第５実施形態に係る磁気回路５には、１次側巻線８１の入力端からパルス状の電流が流入し得る。
１次側巻線８１の入力端から電流が流れると、電磁誘導によって２次側巻線８２に逆方向のパルス状の電流が流れ得る。このとき、２次側巻線８２は、１次側巻線８１と２次側巻線８２との巻数比に応じて電圧が変化し、これに応じた電流が流れ得る。
【０１０６】
第５実施形態に係る磁気回路５の他の構成については、第１実施形態に係る磁気回路５と同様であってもよい。
【０１０７】
このような構成により、第５実施形態に係る磁気回路５は、トランスＴＣ１にも適用され得る。そして、第５実施形態に係る磁気回路５は、第１実施形態に係る磁気回路５と同様に、空気中で使用されても適切に冷却されると共に小型且つ軽量化され得る。
その結果、第５実施形態の高電圧パルス発生装置４０は、第１実施形態に係る高電圧パルス発生装置４０と同様に、小型且つ軽量化され得る。
【０１０８】
［１０．その他］
［１０．１  磁気コアの変形例］
図９を用いて、磁気コア５０の変形例について説明する。
図９は、磁気コア５０の変形例を説明するための図を示す。
上述の第１〜第５実施形態に係る磁気コア５０は、１つのバルク状の磁性体で構成された構造を有してもよい。
変形例に係る磁気コア５０は、複数の磁性体が積層された構造を有してもよい。
もっとも、変形例に係る磁気コア５０の構造は、図２に示された磁気コアの構造とは明確に異なり得る。
すなわち、変形例に係る磁気コア５０における複数の磁性体が積層された構造とは、１つの磁気コア５０自体の構造である。これに対し、図２に示された磁気コアの構造とは、複数の磁気コア４１が多段に配置された構造であり得る。
【０１０９】
変形例に係る磁気コア５０は、先行技術文献「特許出願公開平成５−５５０５７号」に記載された磁気コアの構造と同様であってもよい。
すなわち、変形例に係る磁気コア５０は、薄帯状の絶縁材５２及び磁性シート５１を重ねた状態で略円環状に巻き回して形成されてもよい。或いは、変形例に係る磁気コア５０は、絶縁材５２がコーティングされた薄帯状の磁性シート５１を略円環状に巻き回して形成されてもよい。変形例に係る磁気コア５０は、複数の磁性シート５１が磁気コア５０の径方向に向かって積層された構造を有し得る。
絶縁材５２は、アルミナ及びシリカの少なくとも１つを含む絶縁材料で形成されてもよい。
磁性シート５１は、絶縁材５２よりも高い熱伝導率を有する強磁性材料で形成されてもよい。
【０１１０】
このような構成により、変形例に係る磁気コア５０で発生した熱は、絶縁材５２よりも熱伝導率の高い磁性シート５１内を通って磁気コア５０の中心軸方向に沿って伝達し易くなり得る。そして、変形例に係る磁気コア５０で発生した熱は、磁気コア５０の第３面５０ｃ及び第４面５０ｄを通過して冷媒流路７０に伝達し易くなり得る。
それにより、変形例に係る磁気コア５０は、より効率的に冷却され得る。
【０１１１】
［１０．２  その他の変形例］
ガスレーザ装置１は、エキシマレーザ装置ではなく、フッ素ガス及びバッファガスをレーザガスとするフッ素分子レーザ装置であってもよい。
【０１１２】
第１放電電極１１ａは、カソード電極ではなくアノード電極であってもよい。第２放電電極１１ｂは、アノード電極ではなくカソード電極であってもよい。この場合、例えば、高電圧パルス発生装置４０のトランスＴＣ１における１次側の巻線方向と２次側の巻線方向とを同一の方向にすることで、第１及び第２放電電極１１ａ及び１１ｂをそれぞれアノード電極及びカソード電極にすればよい。
【０１１３】
上記で説明した実施形態は、変形例を含めて各実施形態同士で互いの技術を適用し得ることは、当業者には明らかであろう。
例えば、図９に示された磁気コア５０の変形例は、第１〜第５実施形態に係る磁気回路５の磁気コア５０に適用されてもよい。
【０１１４】
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
【０１１５】
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書、及び添付の特許請求の範囲に記載される修飾語「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１１６】
１                  …ガスレーザ装置
１０                …レーザチャンバ
１１ａ              …第１放電電極
１１ｂ              …第２放電電極
４０                …高電圧パルス発生装置
５０                …磁気コア
５０ａ              …第１面
５０ｂ              …第２面
５０ｃ              …第３面
５０ｄ              …第４面
６０                …絶縁部材
６１                …第１絶縁部材
６２                …第２絶縁部材
６３                …第３絶縁部材
６４                …第４絶縁部材
６５                …第５絶縁部材
６６                …第６絶縁部材
６７                …第７絶縁部材
６８                …第８絶縁部材
７０                …冷媒流路
８０                …巻線
９０                …押圧部材
９５                …金属管
ＭＳ１〜ＭＳ３      …磁気スイッチ
ＴＣ１              …トランス
【図１】
2016143033.tif 000003
【図２】
2016143033.tif 000004
【図３Ａ】
2016143033.tif 000005
【図３Ｂ】
2016143033.tif 000006
【図４Ａ】
2016143033.tif 000007
【図４Ｂ】
2016143033.tif 000008
【図５】
2016143033.tif 000009
【図６Ａ】
2016143033.tif 000010
【図６Ｂ】
2016143033.tif 000011
【図６Ｃ】
2016143033.tif 000012
【図７Ａ】
2016143033.tif 000013
【図７Ｂ】
2016143033.tif 000014
【図８Ａ】
2016143033.tif 000015
【図８Ｂ】
2016143033.tif 000016
【図９】
2016143033.tif 000017
【国際調査報告】
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2016143033.tif 000019
2016143033.tif 000020
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