(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気パルス圧縮回路の磁気スイッチ，コンデンサと共に一次冷却液を収納した冷却容器と、前記冷却容器の外に位置する初段スイッチング素子の発熱を放出でき冷却液流通路を有する冷却プレートと、冷却液循環ポンプとにより一次冷却系を構成し、
前記冷却容器内に収納した熱交換器と、この熱交換器に冷却水を通流させる送水手段とにより二次冷却系を構成したことを特徴とする磁気パルス圧縮回路の冷却装置。
【請求項２】
熱交換器としてコルゲートフィンチューブ，円管フィンチューブ，プレートフィンチューブあるいは管列を用いたことを特徴とする請求項１に記載の磁気パルス圧縮回路の冷却装置。
【請求項３】
一次冷却液として絶縁油，パーフロロカーボン液あるいはシリコン油を用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気パルス圧縮回路の冷却装置。
【請求項４】
磁気パルス圧縮回路の磁気スイッチ，コンデンサと共に純水を収納した冷却容器と、イオン交換処理で冷却水の水質を保つイオン交換器と、前記冷却容器の外に位置する初段スイッチング素子の発熱を放出でき冷却液流通路を有する冷却プレートと、冷却水循環ポンプとにより一次冷却系を構成し、
前記冷却容器内に収納した熱交換器と、この熱交換器に冷却水を通流させる送水手段とにより二次冷却系を構成したことを特徴とする磁気パルス圧縮回路の冷却装置。
【請求項５】
熱交換器としてコルゲートフィンチューブ，円管フィンチューブ，プレートフィンチューブあるいは管列を用いたことを特徴とする請求項４に記載の磁気パルス圧縮回路の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、磁気パルス圧縮回路におけるスイッチング素子（サイラトロン，ＧＴＯサイリスタ，サイリスタ等），磁気スイッチ素子（可飽和インダクタ，可飽和トランス等）の冷却に使用する冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数段のパルス圧縮を行い、短パルス幅（数十〜数百ｎｓ）の出力パルスを得るパルスパワー装置は、慣性核融合を目指す大出力レーザ，パルスＸ線源，粒子ビーム源等に応用される。パルスパワー装置におけるパルス圧縮技術の一つとして磁気パルス圧縮回路がある。
【０００３】
磁気パルス圧縮回路においては、初段の投入スイッチにＧＴＯサイリスタ等のスイッチング素子を用い、２段目以降の各段の投入スイッチに磁気スイッチを用いている。各投入スイッチは、高速動作で高エネルギーの流れを制御するため、発熱も大きく、冷却を必要とする。冷却は、自冷か，強制空冷が主であるが、回路全体を絶縁油中に入れ、絶縁油を循環させて冷却効果を高める場合もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、強制空冷の場合は、液冷等に比べ熱伝達率が小さいため、冷却能力を高めるには放熱面積を大きくする必要がある。その手段としてフィン等を用いるのであるが、外形が大きくなってしまったり、磁気スイッチにはフィンを適用することができないといった問題点がある。
【０００５】
一方、油冷による回路の一括冷却は、回路全体が収まるような大きな密閉容器が必要となり、容積，重量とも大となる。また、回路全体が密閉容器内に収納されてしまうため、メンテナンス性が悪い。更に、容器の外に熱交換器を設置するため、配管も長くなる。
【０００６】
そこで本発明は、上記課題を解決し、小形で冷却効果が高く、かつ初段スイッチング素子のメンテナンス性が良好な磁気パルス圧縮回路の冷却装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁気パルス圧縮回路の磁気スイッチ，コンデンサと共に一次冷却液を収納した冷却容器と、冷却液流通路を有する初段スイッチング素子用の冷却プレートと、冷却液循環ポンプとにより一次冷却系を構成し、前記冷却容器内に収納した熱交換器と、この熱交換器に冷却水を通流させる送水手段とにより二次冷却系を構成したこと、熱交換器としてコルゲートフィンチューブ，円管フィンチューブ，プレートフィンチューブあるいは管列を用いたこと、並びに一次冷却液として絶縁油，パーフロロカーボン液あるいはシリコン油を用いたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、磁気パルス圧縮回路の磁気スイッチ，コンデンサと共に純水を収納した冷却容器と、イオン交換処理で冷却水の水質を保つイオン交換器と、冷却水流通路を有する初段スイッチング素子用の冷却プレートと、冷却水循環ポンプとにより一次冷却系を構成し、前記冷却容器内に収納した熱交換器と、この熱交換器に冷却水を通流させる送水手段とにより二次冷却系を構成したこと、並びに熱交換器としてコルゲートフィンチューブ，円管フィンチューブ，プレートフィンチューブあるいは管列を用いたことを特徴とする。
【０００９】
【作用】
冷却容器内の冷却液は、二次冷却系の熱交換器により冷却されており、冷却液中にある磁気スイッチ，コンデンサから発生した熱は効率良く二次冷却系に排出される。同時に、冷却容器内の冷却液は、循環ポンプの働きで一次冷却系を循環しており、冷却プレートを通流する際に初段スイッチング素子の発熱を奪い、冷却する。初段スイッチング素子は、冷却容器の外に配置されており、メンテナンスに十分な配慮が払われる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
【００１１】
本発明による磁気パルス圧縮回路の冷却装置の実施例１を図１に示す。図中、１は冷却容器、２は初段スイッチング素子用の冷却フィン、３は冷却液循環ポンプ（例えば、送油ポンプ）、４は熱交換器（例えば、コルゲートフィンチューブ）である。冷却容器１内には一次冷却液としての絶縁油を満たすとともに、磁気パルス圧縮回路の磁気スイッチ（可飽和コア）１１，コンデンサ１２と前記コルゲートフィンチューブ４を収納している。冷却フィン２には冷却液流通路を設け、冷却容器１，送油ポンプ３と配管して一次冷却系を構成している。冷却フィン２には、初段スイッチング素子（例えば、ＧＴＯサイリスタ）１３を装着している。コルゲートフィンチューブ４は、配管により容器１外の送水手段（図示省略）と連結して二次冷却系を構成している。
【００１２】
次に、作用について述べる。一次冷却液としての絶縁油は、送油ポンプ３の働きにより、冷却容器１→初段スイッチング素子用の冷却フィン２→送油ポンプ３→冷却容器１の一次冷却系の循環路を流動している。冷却フィン２に取り付けられている初段スイッチング素子１３の発熱は、フィン２の表面から大気中に放出されるとともに、冷却フィン２内部の冷却液流通路を流れる絶縁油にフィン２を介して伝達される。このため、小形の冷却フィンでも初段スイッチング素子１３の温度上昇が確実に抑制される。しかも、冷却フィン２が冷却容器１の外に配置されているため、初段スイッチング素子１３のメンテナンスを容易に、かつ適切に行える。
【００１３】
一方、送水ポンプなどの送水手段の働きにより、二次冷却系の熱交換器として冷却容器１内に設置されたコルゲートフィンチューブ４内を冷却水が流れており、その熱交換作用により冷却容器１内の絶縁油が冷却される。これにより、容器１内の磁気スイッチ１１，コンデンサ１２と容器１外の初段スイッチング素子１３が効果的に冷却される。また、二次冷却系の熱交換器は、冷却容器１内に配置したことで、外付けのオイルクーラー等に比べて単純な構造となる。
【００１４】
実施例２を図２に示す。実施例２では、一次冷却液として純水を用い、その水質を保つために一次冷却系にイオン交換器５を配設している。純水（脱イオン水）は、絶縁性に優れ、かつ十分な冷却能力を有しており、循環過程でのイオン交換処理によりその水質が保たれるため、磁気パルス圧縮回路の磁気スイッチ１１，コンデンサ１２は容器１内で、初段スイッチング素子１３は容器１の外でそれぞれ効果的に冷却される。
【００１５】
なお、上記各実施例においては、熱交換器４にコルゲートフィンチューブを用いたが、その代わりに円管フィンチューブ，プレートフィンチューブあるいは管列を用いてもよい。また、大量の熱交換を必要とする時には、熱交換器を複数個直列に接続する。更に、上記実施例１においては、一次冷却液に絶縁油を用いたが、それに代えてパーフロロカーボン液あるいはシリコン油を用いてもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、メンテナンスフリーで発熱のある素子を冷却容器に収納し、比較的メンテナンスの必要な初段スイッチング素子を冷却容器外に配置した形で冷却を行うようにしたので、密閉容器の小形化と初段スイッチング素子のメンテナンス性の向上を図ることができる。また、二次冷却系の熱交換器を冷却容器内に配置したので、単純な構造とすることが可能となる。更に、初段スイッチング素子用の冷却フィンの内部に冷却液を通流させるようにしたので、冷却フィンの小形化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による磁気パルス圧縮回路の冷却装置の実施例１を示す構成説明図。
【図２】本発明による磁気パルス圧縮回路の冷却装置の実施例２を示す構成説明図。
【符号の説明】
１…冷却容器
２…初段スイッチング素子用の冷却フィン
３…一次冷却液循環ポンプ
４…コルゲートフィンチューブ
５…イオン交換器
１１…磁気スイッチ
１２…コンデンサ
１３…初段スイッチング素子（ＧＴＯサイリスタ）
【図１】
0003567518.tif 000002
【図２】
0003567518.tif 000003