(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部端子が接続される高電圧接続部を内側に備える筒状の高電圧ソケット部と、前記高電圧接続部に直流高電圧を供給する直流高電圧発生部と、該直流高電圧発生部が発生する直流高電圧を検出する電圧検出部とを、電気絶縁物質で包囲してなる直流高電圧発生装置において、
前記電圧検出部は、複数の直列接続された抵抗器からなって前記直流高電圧のほとんどを分担する電圧分担用抵抗部と、前記直流高電圧の検出電圧に相当する小さな電圧を分担する検出用抵抗部とを直列接続してなり、
前記電圧分担用抵抗部は、前記直流高電圧に相当する高電圧が印加される高電圧部位と接地電位に相当する電圧にある低電圧部位との間に接続され、
前記電圧分担用抵抗部の前記抵抗器は前記高電圧ソケット部を中央にしてその周囲をめぐるように配置されることを特徴とする直流高電圧発生装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記電圧分担用抵抗部が有する前記複数の直列接続された抵抗器は、前記高電圧ソケット部の外径よりも大きな径の中空を有する回路基板に搭載されることを特徴とする直流高電圧発生装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記検出用抵抗部は、それぞれの直流高電圧発生装置の特性のバラツキを調整できる可変抵抗型の抵抗器を備えることを特徴とする直流高電圧発生装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
前記電圧分担用抵抗部が有する前記複数の直列接続された抵抗器が搭載された回路基板は、前記高電圧ソケット部を中央にして螺旋状に配置されることを特徴とする直流高電圧発生装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、
前記電圧分担用抵抗部の前記直列接続された抵抗器のそれぞれに並列にコンデンサが接続されていることを特徴とする直流高電圧発生装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかの直流高電圧発生装置から直流高電圧が印加されるＸ線管を備えることを特徴とするＸ線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｘ線装置のＸ線管球などの負荷に印加する直流高電圧を発生する直流高電圧発生装置及びＸ線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流高電圧を入力とする負荷装置としては、Ｘ線発生装置、電子顕微鏡装置、粒子加速装置、荷電粒子ビームによるマスク描画装置、静電塗装装置など種々のものがある。ここでは、従来例としてＸ線発生装置のＸ線管球に直流高電圧を供給する直流高電圧発生装置の概略を説明する。一般に、商用電源からの交流電圧は低電圧側の整流回路で直流電圧に変換され、その直流電圧が高周波インバータ装置によって数十ＫＨｚ以上の高周波交流電圧に変換される。その高周波交流電圧はトランスによって高周波交流高電圧に昇圧され、さらに倍電圧回路やＣＷ回路（コッククロフト・ウォルトン回路）などの昇圧整流回路によって直流高電圧に変換され、その直流高電圧がＸ線発生装置のＸ線管球に印加される（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
このような特許文献１、２に記載された直流高電圧発生装置にあっては、出力する前記直流高電圧を所定の値に制御するために直流高電圧を検出する電圧検出部を備える。この電圧検出部は、一般的に、全体で直流高電圧に耐えられるよう、低耐圧の複数の抵抗器を電圧の大きさに対応できるように直列接続、好ましくは抵抗器とコンデンサとを並列接続したものを複数直列したものからなる。前掲の特許文献１の直流高電圧発生装置では、電圧検出部を構成する回路部品が、倍電圧回路やＣＷ回路などの昇圧整流回路を構成する回路部品が搭載された回路基板とは別の専用の回路基板に搭載されている。他方、前掲の特許文献２の直流高電圧発生装置では、電圧検出部を構成する回路部品が、倍電圧回路やＣＷ回路などの昇圧整流回路を構成する回路部品と一緒に単一の回路基板に搭載されている。
【０００４】
そして、前掲の特許文献１、２に記載された直流高電圧発生装置にあっては、高電圧側の回路基板がトランスやＸ線発生装置のＸ線管球に印加する直流高電圧を出力するためのブッシングの高電圧ソケット部などと一緒にオイルタンクのような容器内に収納され、電気絶縁油に浸漬される。このように高電圧側の回路基板が電気絶縁油中に浸漬されているとはいえ、回路部品間の回路基板面で放電が発生しないように最低限以上の沿面距離がそれぞれの回路部品間で必要である。したがって、電圧検出部を構成する前記抵抗器などをすべて単一の回路基板に搭載する場合には大きな面積の回路基板が必要となる。さらに、前掲の特許文献２のように、電圧検出部を構成する回路部品と、倍電圧回路やＣＷ回路などの昇圧整流回路を構成する回路部品とを一緒に単一の回路基板に搭載した場合には、より一層大きな面積の回路基板が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−０６８３７０号公報
【特許文献２】特開平１０−１１２３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上述べたように従来の直流高電圧発生装置では、直流高電圧を検出する電圧検出部を構成するすべての回路部品が単一の専用の回路基板に搭載されているか、又は電圧検出部を構成する回路部品が倍電圧回路やＣＷ回路などの昇圧整流回路を構成する回路部品と一緒に単一の回路基板に搭載されているので、容器などの容積を小さくできず、直流高電圧発生装置の小型化と言う点で難点があった。
【０００７】
この点についてもう少し述べると、電圧検出部を構成するすべての回路部品が単一の専用の回路基板に搭載されている場合には、この専用の回路基板と高電圧ソケット部の高電位部、昇圧用のトランス、倍電圧回路やＣＷ回路などの昇圧整流回路を構成する回路部品が搭載された回路基板、容器などとの間で放電が生じないような絶縁距離を確保して、前記専用の回路基板を配置しなければならない。したがって、この構造で更に容器などを小型化するのは困難である。また、電圧検出部を構成する回路部品が倍電圧回路やＣＷ回路などの昇圧整流回路を構成する回路部品と一緒に単一の回路基板に搭載される構造の場合には、昇圧整流回路と電圧検出部との間の電気絶縁、沿面距離を確保するために、前記単一の回路基板は必然的に大きくなり、特に容器などの背高が大きくなるので、直流高電圧発生装置の高電圧部分を小型化するのは難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる直流高電圧発生装置は、外部端子が接続される高電圧接続部を内側に備える筒状の高電圧ソケット部と、前記高電圧接続部に直流高電圧を供給する直流高電圧発生部と、該直流高電圧発生部が発生する直流高電圧を検出する電圧検出部とを、電気絶縁物質で包囲してなる直流高電圧発生装置において、前記電圧検出部は、複数の直列接続された抵抗器からなって前記直流高電圧のほとんどを分担する電圧分担用抵抗部と、前記直流高電圧の検出電圧に相当する小さな電圧を分担する検出用抵抗部とを直列接続してなり、前記電圧分担用抵抗部は、前記直流高電圧に相当する高電圧が印加される高電圧部位と接地電位に相当する電圧にある低電圧部位との間に接続され、前記電圧分担用抵抗部の前記抵抗器は前記高電圧ソケット部を中央にしてその周囲をめぐるように配置されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかるＸ線装置は、本発明にかかる直流高電圧発生装置から直流高電圧が印加されるＸ線管を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、電気絶縁油又は電気絶縁ガス中に浸漬される高電圧ソケットの高電位部、昇圧用のトランス、倍電圧回路やＣＷ回路などの昇圧整流回路を構成する回路部品を搭載した回路基板、電圧検出部を構成する回路部品などを収納する容器を小型化することによって、直流高電圧発生装置の高電圧部分を小型化できる。このように高電圧部分を小型化できるので、高電圧部分を収納する容器又は高電圧部分を包囲する固形の電気絶縁物質を小型化できる。したがって、容器内に封入する電気絶縁油又は電気絶縁ガス、あるいはモールド樹脂などを硬化させた固形の電気絶縁物質の量を低減でき、特に電気絶縁油又は固形の電気絶縁物質の場合には大幅に軽量化でき、コストも低減できる。また、電圧検出部を構成する回路部品の分担電圧を均一化することができるので、直流高電圧発生装置及びこの直流高電圧発生装置を用いるＸ線装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１を説明するための直流高電圧発生装置の回路構成及びそれを用いたＸ線装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る直流高電圧発生装置に用いる回路基板の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る直流高電圧発生装置における高電圧ソケット部と電圧検出部との組み合わせ構造の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る直流高電圧発生装置の内部構造を示す図である。
【図５】本発明に係る直流高電圧発生装置における高電圧ソケット部と電圧検出部との組み合わせ構造の他の一例を示す図である。
【図６】本発明に係る直流高電圧発生装置における高電圧ソケット部と電圧検出部との組み合わせ構造の更に別の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る直流高電圧発生装置は、電気絶縁油又は電気絶縁ガスを封入する容器、あるいは固形の電気絶縁物質に包囲された直流高電圧発生部が発生する直流高電圧を外部に導出するための高電圧ブッシングの高電圧ソケットの近傍を、電圧検出部を構成する回路部品がめぐるように配置する構造を有するところに特徴がある。このような構造にあっては、電圧検出部の構造の長さが容器内又は固形の電気絶縁物質内における高電圧ソケットの長さ程度又はそれ以下の長さであることが好ましい。このような構造にすることによって、容器又は固形の電気絶縁物質の内部を伸長する高電圧ソケットの近傍の周りの空間を有効に利用できるので、容器を小型化することができ、電気絶縁油又は電気絶縁ガスあるいは固形の電気絶縁物質を節減でき、直流高電圧発生装置全体の重量を軽量化できる。また、高電圧ブッシングの高電圧ソケットの近傍の周りに、電圧検出部を構成する回路部品をめぐらすように配置するので、それら回路部品のそれぞれが分担する電圧をより一層均一化することができ、直流高電圧発生装置及びこれを用いたＸ線装置の信頼性を向上させることができる。
【００１３】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に示す実施形態によって、本発明は限定されるものではなく、本発明の技術思想から逸脱しない限り、本発明に含まれるものとする。なお、本明細書及び図面において、符号が同じ構成要素は同一の名称の部材を示すものとする。なお、本発明の動作を説明する上で特に必要とならない部材については図示するのを省略する。
【００１４】
[実施形態１]
本発明に係る直流高電圧発生装置の好ましい実施形態１を図１〜図４により説明する。先ず、図1によって直流高電圧発生装置の回路構成の一例を説明する。図1において、交流電源１は商用交流電源、交流発電機、風力発電機など所望の交流電力を供給できる交流電源であり、その交流電圧は整流回路２によって直流電圧に変換され、平滑化される。高周波インバータ装置３は整流回路２からの直流電力を、好ましくは数十ＫＨｚ以上の高周波の交流電力に変換する。整流回路２及び高周波インバータ装置３は、当該直流高電圧発生装置の直流出力電圧に比べて十分に低い電圧を扱うので、一点鎖線で示す容器４の外側、つまり大気中に配置される。
【００１５】
容器４については前掲の特許文献１、２に示されたような構造のものなどであってもよいので、具体的な構造については図示するのを省略するが、好ましくは金属製のものであり、接地される。容器４の中には、昇圧用のトランス５と、トランス５で昇圧された高周波高電圧の交流電圧を多倍電圧整流し、平滑化して所定の正極性の直流高電圧を出力する昇圧整流回路６Ａと、昇圧整流回路６Ａと極性が対照的な回路構成で負極性の直流高電圧を出力する昇圧整流回路６Ｂなどからなる直流高電圧発生部、その正極性の直流高電圧を検出する電圧検出部７、図示しない他の回路部品が収納される。また、容器４には前記正極性と負極性の直流高電圧を外部に導出するための高電圧ソケット８Ａ、８Ｂが取り付けられている。
【００１６】
高電圧ソケット８Ａ、８Ｂは、高電圧ケーブル９Ａ、９Ｂの先端に取り付けられた一般的なプラグ９Ｃ、９Ｄを挿入できる筒状の、ＪＩＳなどで規格化された形状である。負荷装置がＸ線管５０である場合は、プラグ９Ｃ、９Ｄを高電圧ソケット８Ａ、８Ｂ内に挿入し、装着することによって、容器４内の正極性と負極性の直流高電圧を外部に導出し、高電圧ケーブル９Ａ、９Ｂを介してＸ線管５０に印加する。Ｘ線管５０の種類によっては、図示しないが、フィラメントに供給するフィラメント電流の大きさを切り替えるための大焦点用フィラメントトランスや小焦点用フィラメントトランスなども容器４内に備えられる。この場合、負極性の直流高電圧をＸ線管５０のフィラメントに印加する高電圧ソケット８Ｂは、それらフィラメントトランスからＸ線管５０のフィラメントにフィラメント電流を供給するのに適した３極の構造となる。なお、負荷が正または負の１極性の直流高電圧を必要とするものの場合には、高電圧ソケット８Ｂは不要である。したがって、基本的には高電圧ソケット８Ａがあればよいので、以下では高電圧ソケット８Ａだけについて説明する。
【００１７】
この実施形態１においては、昇圧整流回路６Ａと昇圧整流回路６Ｂとは極性が対照的な回路構成であるので、正極性の直流高電圧を安定化させれば負極性の直流高電圧も安定化する。したがって、昇圧整流回路６Ｂが出力する負の直流電圧を検出する電圧検出部を省略することも可能である。しかし、厳密に正負極性の直流高電圧を同一の値にし、安定化させる場合には、昇圧整流回路６Ｂが出力する負の直流電圧を検出する電圧検出部を更に備えてもよい。つまり、昇圧整流回路６Ａの正極性の直流高電圧と昇圧整流回路６Ｂの負極性の直流高電圧とのいずれか一方、又は双方を検出できる電圧検出部を備えればよい。
【００１８】
電圧検出部７は、基本的に複数の抵抗器を直列接続したものからなり、電圧分担用抵抗部７Ｄ１と開放電圧保護用抵抗部７Ｄ２とからなる。電圧分担用抵抗部７Ｄ１は、この直流高電圧発生装置の出力電圧である直流高電圧にほぼ等しい大きさの電圧が印加される、つまり直流高電圧のほとんどを分担する。図1に示すように、電圧分担用抵抗部７Ｄ１は前記直列接続された抵抗器を３分割してなる抵抗器群Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３からなり、抵抗器群Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は鎖線で示されている別々の回路基板７Ａ、７Ｂ、７Ｃに搭載される。前記抵抗器群の数は任意でよい。
【００１９】
開放電圧保護用抵抗部７Ｄ２の抵抗器Ｒｄは、万が一、容器４の外部の検出電圧調整回路７Ｆへの接続線７Ｅが外れた場合に、直流高電圧が接続線に発生しないよう、開放電圧を安全な数十Ｖに制限するために、検出電圧調整回路７Ｆの抵抗器Ｒ０よりも1桁以上大きい抵抗である。抵抗器Ｒｄは最も低電位側に位置する抵抗器群Ｒ３に直列に接続され、抵抗器Ｒｄの他端はほぼ接地電位に等しい低電位部に接続される。抵抗器Ｒｄは、最も低電位側に位置する抵抗器群Ｒ３を搭載する回路基板７Ｃに一緒に搭載される。検出電圧調整回路７Ｆは、抵抗器群Ｒ３と抵抗器Ｒｄとの間を接続する導体の電圧検出点Ｄに、接続線７Ｅを通して接続される。検出電圧調整回路７Ｆは電圧検出用の抵抗器Ｒ０と、必要に応じてこれに並列に接続されるコンデンサＣ０とからなる。
【００２０】
検出電圧調整回路７Ｆは、好ましくは容器４の外部、例えば容器４の上蓋４Ａ（図４）の外面、又は高周波インバータ装置３の不図示の制御回路などに配置される。検出電圧調整回路７Ｆには、容器４の内側から外部に延びる接続線７Ｅを通して電圧検出点Ｄに現出する検出電圧が印加される。電圧検出用の抵抗器Ｒ０は、その抵抗値を調整できる調整機能をもつ可変抵抗器である。この理由は、容器４内の電圧分担用抵抗部７Ｄ１の抵抗値のバラツキなどによって直流高電圧の検出電圧にバラツキが生じることがあり、電圧検出用の抵抗器Ｒ０の抵抗値を調整することで、容器ごとの検出電圧のバラツキを修正することができるからである。量産品の全ての容器４の検出電圧をそろえることで、容器４と外部のインバータ部との組み合わせを自由にでき、製品管理、保守も容易となる。検出電圧調整回路７Ｆで調整された前記検出電圧が電圧検出信号となる。
【００２１】
なお、図１において、検出電圧調整回路７Ｆは必ずしも必要ではなく、電圧検出用の抵抗器Ｒ０は予め決められた抵抗値を有する固定抵抗器であってもよい。また、開放電圧保護用抵抗部７Ｄ２、つまり抵抗器Ｒｄは必ずしも必要でない。抵抗器Ｒｄを省略する場合にも検出電圧調整回路７Ｆは電圧検出点Ｄに接続され、電圧検出点Ｄは当然に接地点から切り離される。この場合、検出電圧調整回路７Ｆは直流高電圧の検出と検出電圧調整回路７Ｆの両端に現出する検出電圧の調整とを行う。なお、検出電圧調整回路７Ｆ又は前記電圧検出用の固定抵抗器は必ずしも容器４の外部に配置されることはなく、容器４の内部、例えば上蓋４Ａ（図４）の内面などに配置されてもよい。
【００２２】
電圧分担用抵抗部７Ｄ１の抵抗器群Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３がそれぞれ搭載される回路基板７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、基本的には図２に示されるような構造の回路基板７Ｘに等しい。しかし、後述するように、最も低い電位側の回路基板７Ｃは細部で回路基板７Ａ、７Ｂとは異なる。抵抗器群Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のそれぞれは、実際には例えば図２に示すように、回路基板７Ｘに搭載された４個の抵抗器ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４を直列接続したものからなる。コンデンサ群Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、抵抗器群Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に含まれる個々の抵抗器ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４のそれぞれにコンデンサｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４が並列接続されていることを示す。コンデンサｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４も回路基板７Ｘに搭載される。コンデンサ群Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は抵抗器群Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に並列接続することで、電圧検出回路の高周波特性を改善する回路部品であるが、必ずしも必要とされない。なお、抵抗器群Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３それぞれに含まれる前記抵抗器の個数は任意でよい。
【００２３】
高電圧ソケット８Ａは直流高電圧を外部に導出するためのものであるので、高電圧ソケット８Ａの図示しない高電圧部位が少なくとも必要な電気絶縁強度を確保できる距離だけは容器４の内壁から離れていなければならない。したがって、一般的に高電圧ソケット８Ａが同一材質、同一構造である場合には、出力する直流高電圧が高ければ高いほど、高電圧ソケット８Ａが長くなり、容器４の内側に高電圧ソケット８Ａがより伸長することになる。この実施形態１では、容器４の内側に伸長する高電圧ソケット８Ａの周囲の空間を有効に利用するために、高電圧ソケット８Ａの底部には容器４内の不図示の高電圧部位に接続される高電圧導電部材１０を固定し、電圧分担用抵抗部７Ｄ１と開放電圧制限抵抗部との背高を高電圧導電部材１０と後述する低電位部材との間の間隔とほぼ等しくなる構造にし、かつ高電圧ソケット８Ａの周囲の空間に少なくとも電圧分担用抵抗部７Ｄ１を配置する構造にする。
【００２４】
回路基板７Ｘは、図２に示すような円環状のものであり、中央に高電圧ソケット８Ａの外径よりも大きな径の円環状の中空７Ｘ１を有する。回路基板７Ｘの一方の面には、抵抗器ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４が搭載されると共に、これら抵抗器のそれぞれにコンデンサｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４が並列接続されるように搭載される。回路基板７Ｘは、抵抗器ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４を直列するためと、抵抗器ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４のそれぞれにコンデンサｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４を並列接続するための導電パターンＰを有する。その導電パターンＰの最外側の両側の導電パターンＰは高電圧側導電部Ｐ１と低電圧側導電部Ｐ２を形成する。高電圧側導電部Ｐ１、低電圧側導電部Ｐ２はそれぞれスルーホールである接続・固定用孔Ｈ１、Ｈ２を通して後述する支柱に接続される。回路基板７Ｘにおいて、高電圧側導電部Ｐ１と接続・固定用孔Ｈ１は回路基板７Ｘの高電圧側の端子を形成し、低電圧側導電部Ｐ２と接続・固定用孔Ｈ２は回路基板７Ｘの低電圧側の端子を形成する。
【００２５】
高電圧側導電部Ｐ１と低電圧側導電部Ｐ２との間には高電圧がかかるので、高電圧側導電部Ｐ１と低電圧側導電部Ｐ２との間の沿面距離を有効に確保するために、回路基板７Ｘを鎖線ａ、ｂで切断して鎖線ａとｂとの間の部分７Ｘ２を切除してもよい。ここでは、このように部分７Ｘ２を切除してある回路基板７ＸをＣ形状の中空７Ｘ１を有する回路基板という。部分７Ｘ２が回路基板７Ｘに設けられていれば、その回路基板７Ｘをより一層小型化することも可能である。
【００２６】
次に、本発明の実施形態１に係る直流高電圧発装置の内部構造を説明する。図３は高電圧ソケット８Ａに電圧検出部７などを組み合わせた構造の一例を示し、図４は容器４の内部構造全体の概略の一例を示す。図１において、最も高電位側の回路基板７Ａに相当する回路基板７Ｘ（図３で最下段に位置する）は、金属柱などからなる接続材１１の一端側を回路基板７Ｘの接続・固定用孔Ｈ１に装着し、他端側を高電圧導電部材１０に固定することによって高電圧導電部材１０に固定される。このとき、回路基板７Ａに相当する回路基板７Ｘの高電圧側導電部Ｐ１は、接続材１１を通して高電圧導電部材１０に電気的に接続される。
【００２７】
高電圧ソケット８Ａは、内部で挿入された高電圧ケーブルのプラグ９Ｃ、９Ｄ先端の導電部に接触し、そのソケットの下方に伸びる電気的接続のための電極ボルト３０（図４では３本）を有する。本発明では、この電極ボルト３０とナット３１を利用して、高電圧導電部材１０を高電圧ソケット８Ａの下部に強固に固定する。
【００２８】
高電圧導電部材１０は、高電圧ソケット８Ａが伸長する方向に対してほぼ垂直な方向に延びる適当な形状の金属板であり、電圧検出部７の構成体をしっかり支承する。実施形態１の接続材は、種々の構造が考えられるが、金属部材、又は電気絶縁物質と金属材料とを適当に組み合わせた構造であって、機械的に固定する機能と電気的に接続する機能とを有するものが好ましい。なお、接続材１２は回路基板７Ａに相当する回路基板７Ｘを高電圧導電部材１０へより一層確実に固定するためのものであり、接続材１１だけで所望の強度と接続が得られれば省略してもよい。
【００２９】
別の接続材１３の一端を回路基板７Ａに相当する回路基板７Ｘの接続・固定用孔Ｈ２に装着し、接続材１３の他端を回路基板７Ｂに相当する回路基板７Ｘ（図３で中段に位置する）の接続・固定用孔Ｈ１に装着する。これによって、接続材１３が回路基板７Ａに相当する回路基板７Ｘを回路基板７Ｂに相当する回路基板７Ｘを固定すると共に、回路基板７Ａに相当する回路基板７Ｘの低電圧側導電部Ｐ２を回路基板７Ｂに相当する回路基板７Ｘの高電圧側導電部Ｐ１に接続する。高電圧ソケット８Ａの陰になって見えないが、更に、接続材１３と同様な接続材（１４）が回路基板７Ｂに相当する回路基板７Ｘの上に回路基板７Ｃに相当する回路基板７Ｙ（図３で最上段に位置する）を固定すると共に、回路基板７Ｂに相当する回路基板７Ｘの低電圧側導電部Ｐ２を回路基板７Ｃに相当する回路基板７Ｙの高電圧側導電部Ｐ１に接続する。ここで、回路基板７Ｃに相当する回路基板７Ｙは、高電圧ソケット８Ａの陰になって見えない抵抗器Ｒｄを搭載していること、及び図１で示す接続線７Ｅを導出するための端子台７Ｘ３などを有するところが回路基板７Ｘと異なるだけであり、基本的には回路基板７Ｘと同様な構成であるから回路基板７Ｙの詳細についは省略する。
【００３０】
回路基板７Ｙは、接続材１５、接続材１６によって低電位部材１７に固定される。少なくとも接続材１５が、回路基板７Ｙの上面に搭載された抵抗器Ｒｄ（図１に図示）の一端をほぼ接地電位にある低電位部材１７に電気的に接続する。図３では図示しないが、回路基板７Ｙ上で抵抗器Ｒｄの他端が電圧検出点Ｄ（図１）に接続される。接続線７Ｅの一端は電圧検出点Ｄ（図１）に接続され、他端は容器４の外側に配置された検出電圧調整回路７Ｆに接続される。図３では、低電位部材１７として高電圧ソケット８Ａの周辺部分だけを示しており、図４に示す容器４の上蓋４Ａについては図示するのを省略している。なお、高電圧ソケット８Ａは、低電位部材１７及び容器４の上蓋４Ａの不図示の穴を通して露出する抑えリング１８にフランジ１９を固定することによって容器４の上蓋４Ａに取り付けられる。
【００３１】
ここで、前記接続材は長さが必ずしも同等である必要はなく、それらの長さは、それぞれの前記回路基板に搭載された回路部品と他の部品との間で必要な電気絶縁強度を得られるのは勿論のこと、不要な機械的なストレスを生じることなくこれら構造物の最外側の接続材１１を高電圧導電部材１０に固定でき、かつ接続材１５を低電位部材１７に固定できるように選定されている。つまり、接続材１１から接続材１５までの背高は、上蓋４Ａから容器４内を伸長する高電圧ソケット８Ａの長さにほぼ等しいことが好ましい。
【００３２】
このような構造によれば、高電圧ソケット８Ａが回路基板７Ａ、７Ｂ、７Ｃの中空７Ｘ１に位置するので、高電圧ソケット８Ａの周囲の空間を有効に利用して、直流高電圧を検出する電圧検出部７を配置できる。したがって、少なくとも高電圧部を収納する容器を小型化することができる。また、容器４内に封入する電気絶縁油の量を当然に低減できるので、装置全体の小型化、軽量化は勿論のこと、コストの低減も可能である。一般に、高電圧ソケット８Ａの外面の電位傾斜度は最高電位から接地電位までほぼ直線的に降下するように変化する。したがって、実施形態１の構造では、最下段の回路基板７Ｘ、中段の回路基板７Ｘ、最上段の回路基板７Ｙの電位傾斜度も高電圧ソケット８Ａの外面の電位傾斜度の影響でほぼ一様に降下するので、それら回路基板に搭載された抵抗器とコンデンサはほぼ同じ電圧を分担する。このことは装置の信頼性を向上させる。
【００３３】
図４に示すように、低電位部材１７は金属板からなり、容器４の上蓋４Ａに固定されると共に、電気的に接続される。したがって、低電位部材１７はほぼ接地電位にある。低電位部材１７は、容器４の上蓋４Ａの機械的な補強と部品の取付けを行うものであるので、上蓋４Ａが十分な機械的な強度もち、かつ部品の取付け構造を備えるものならば、省略することができる。なお、ここでは説明の便宜上、容器４とは上蓋４Ａをかぶせていない容器、上蓋４Ａをかぶせている容器の双方を言う。
【００３４】
次に、容器４内の構造などについて簡単に説明する。図４に示すように、昇圧整流回路６の昇圧部を構成する抵抗器やコンデンサなどを搭載した回路基板２０の高電圧出力端子２０Ａが高電圧導電部材１０に固定され、電気的に接続される。また、回路基板２０の接地端子２０Ｂが低電位部材１７の取付け部１７Ａに固定され、電気的に接続される。昇圧整流回路６の交流入力部を構成する回路部品を搭載した入力端子基板２１が回路基板２０に搭載されている。長さの等しい複数の支柱２２が部品搭載板２３を低電位部材１７に固定する。部品搭載板２３には図１に示したトランス５や不図示の他の回路部品が搭載される。
【００３５】
このように低電位部材１７と部品搭載板２３との間に必要な回路部品を配置した構造にした後、低電位部材１７と上蓋４Ａの不図示の穴から高電圧ソケット８Ａの抑えリング１８を上蓋４Ａの外側になる側に導出する。しかる後、フランジ１９を抑えリング１８に固定して、高電圧ソケット８Ａを上蓋４Ａに取り付ける。このようにした上蓋４Ａを容器４にかぶせることによって、上蓋４Ａの内側の面に支承された種々の前記回路部品が容器４内に収容される。所定の工程を経たのち、上蓋４Ａの不図示の注入口から脱泡された電気絶縁油を注入する。あるいは電気絶縁ガスを容器４内に封入する。
【００３６】
[実施形態２]
次に図５によって、本発明の実施形態２に係る直流高電圧発生装置における高電圧ソケット部と電圧検出部との組み合わせ構造の一例を説明する。実施形態２は、可撓性又は弾性が比較的優れた回路基板材料で作られた螺旋形の回路基板を用いることを特徴とする。これら回路基板を図１において鎖線で示した記号７Ａ、７Ｂ、７Ｃで示すと、回路基板７Ａ、７Ｂ、７Ｃはほぼ同等な形状であって、所望の傾斜で螺旋状に曲げられている。回路基板７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、図２に示したのと同様にそれぞれの両端にスルーホールである接続・固定用孔Ｈ１、Ｈ２を備え、その一端側では高電圧側導電部Ｐ１が接続・固定用孔Ｈ１まで延び、他端側では低電圧側導電部Ｐ２が接続・固定用孔Ｈ２まで延びる。
【００３７】
所望の傾斜で螺旋状に曲げられている回路基板７Ａ、７Ｂ、７Ｃには、実施形態１と同様に、電圧分担用抵抗部７Ｄ１を構成する複数の直列接続された抵抗器ｒ、及びこれら抵抗器ｒのそれぞれに並列接続されたコンデンサｃが搭載されている。回路基板７Ｃに搭載されている抵抗器（Ｒｄ）や端子台（７Ｘ３）については図示するのを省略している。不図示のビスなどのような一般的な結合金具を回路基板７Ａの接続・固定用孔Ｈ１を通して、回路基板７Ａの一端側を高電圧導電部材１０に固定すると共に、高電圧側導電部Ｐ１を高電圧導電部材１０に電気的に接続する。次に、回路基板７Ａの他端側の不図示の接続・固定用孔Ｈ２に回路基板７Ｂの一端側の接続・固定用孔Ｈ１を合わせ、回路基板７Ａの他端側と回路基板７Ｂの一端側とを不図示の結合金具で機械的に結合すると共に、回路基板７Ａの低電圧側導電部（Ｐ２）と回路基板７Ｂの高電圧側導電部Ｐ１とを電気的に接続する。
【００３８】
同様にして、中段の回路基板７Ｂにおける高電圧ソケット８Ａの陰になって見えない他端側と最上段の回路基板７Ｃの一端側を不図示の結合金具によって機械的に結合すると同時に、それら回路基板の低電圧側導電部（Ｐ２）と高電圧側導電部（Ｐ１）とを電気的に接続する。回路基板７Ｃの他端側は接続材１５によって低電位部材１７に固定され、図１に示した抵抗器Ｒｄの一端が接続材１５によって低電位部材１７に電気的に接続される。この構造にあっては、螺旋状の回路基板７Ａ、７Ｂ、７Ｃの背高を接続材１５によって調整しているが、螺旋状の回路基板７Ａ、７Ｂ、７Ｃの背高が高電圧導電部材１０と低電位部材１７との間の距離にほぼ等しければ、接続材１５を用いずに、ビスなどの結合金具で回路基板７Ｃの他端側を低電位部材１７に直接結合してもよい。
【００３９】
この実施形態２では、少なくとも電圧分担用抵抗部７Ｄ１を構成する複数の抵抗器ｒとコンデンサｃとが高電圧ソケット８Ａを中心にしてその周りを螺旋状にめぐるようにほぼ一定の間隔で配置される。高電圧ソケット８Ａの周囲の空間を有効に利用して直流高電圧を検出する電圧検出部７を配置できるので、高電圧部を少なくとも収納する容器を小型化することができる。実施形態２では、実施形態１と同様な効果が得られる上に、複数の抵抗器ｒとコンデンサｃとが高電圧ソケット８Ａを中心にしてその周りにほぼ一定間隔で螺旋状に配置されるので、それら回路基板に搭載された抵抗器とコンデンサの分担電圧は更に一層均等化され、この直流高電圧発生装置の信頼性を向上させることができる。
【００４０】
[実施形態３]
この実施形態３では、図６に示すように、前述した回路基板７Ａ、７Ｂ、７Ｃを用いずに、図１に示した電圧分担用抵抗部７Ｄ１を構成する複数の抵抗器ｒとコンデンサｃとを並列接続した回路部品を直列接続する。そして、電圧分担用抵抗部７Ｄ１の内の最も低電位側に配置される抵抗器ｒに、図１に示した開放電圧保護用抵抗部７Ｄ２の抵抗器Ｒｄを直列してなる直列接続体を、高電圧ソケット８Ａを中央にして螺旋状に配置したことを特徴にしている。最も低電位側に配置される抵抗器ｒと抵抗器Ｒｄとの接続箇所に接続線７Ｅが接続されている。抵抗器Ｒｄの一端側に取付け金具７Ｇが固定される。同様に、電圧分担用抵抗部７Ｄ１における最も高電位となる抵抗器ｒとコンデンサｃの一端側に取付け金具７Ｈが固定される。
【００４１】
図１に示した電圧分担用抵抗部７Ｄ１を構成する複数の直列接続された抵抗器ｒとコンデンサｃは、図６では透明の絶縁素材を用いたチューブ状の絶縁筒状体２４で覆われる。絶縁筒状体２４としては、テフロン（登録商標）等を用いたチューブ状のものやクラフト紙やクレープ紙などの絶縁紙からなる可撓性の絶縁筒状のものを用いてもよい。取付け金具７Ｇと取付け金具７Ｈは少なくとも絶縁筒状体２４から突出している。絶縁筒状体２４で覆われている複数の抵抗器ｒとコンデンサｃ及び抵抗器Ｒｄは、高電圧ソケット８Ａの外面にほぼ一定の傾斜度で螺旋状に巻きつけられる。取付け金具７Ｇは接続材１５の一端に固定され、接続材１５の他端は低電位部材１７に固定される。したがって、取付け金具７Ｇは接続材１５を通して低電位部材１７に電気的に接続される。他方、取付け金具７Ｈは不図示のビスなどによって高電圧導電部材１０に固定されると共に、電気的に接続される。
【００４２】
接続材１５は、前記の実施形態１、２と同様に絶縁筒状体２４で覆われている複数の抵抗器ｒとコンデンサｃ及び抵抗器Ｒｄからなる直列接続構造に不要な機械的ストレスを与ない長さを有する。この実施形態３では、回路基板７Ａ〜７Ｃに相当する回路基板を使用せずに、絶縁筒状体２４で覆われている複数の抵抗器ｒとコンデンサｃとを直列接続した紐状の直列接続体を、高電圧ソケット８Ａを中心にしてその周りを螺旋状にめぐるように巻き付ける。したがって、実施形態２の効果を得ることができると共に、回路基板７Ａ〜７Ｃに相当する回路基板の省略、組み立て工程の簡略化を含めてコストを低減することができる。また、電圧分担用抵抗部７Ｄ１を構成する複数の直列接続された抵抗器ｒとコンデンサｃは、高電圧ソケット８Ａのより近傍を螺旋状に配置されるので、それら抵抗器ｒとコンデンサｃに印加される電圧がより均等化され、この装置の信頼性を更に高めることができる。
【００４３】
以上の実施例では容器４を用い、容器４内に電気絶縁物質として電気絶縁油又はＳＦ６のような電気絶縁ガスを封入する例について述べたが、電気絶縁物質としてエポキシ樹脂のような固体の電気絶縁樹脂を用いてもよい。ただし、このような電気絶縁物質を用いる場合には、容器は必ずしも必要とせず、容器の代わりに不図示の鋳型を用い、その鋳型内に本発明の直流高電圧発生装置の高電圧部分の部材を収納した後に、脱泡した液状の電気絶縁物質を鋳型内に注入し、この電気絶縁物質を硬化させた後に、鋳型を取り外したものであってもよい。この場合、硬化した電気絶縁物質の外郭が図1の鎖線で示す部分となる。また、その硬化した電気絶縁物質の外壁を導電性物質で包囲し、その導電性物質を接地するようにしてもよい。
【００４４】
以上述べた接続材１１〜１６は、前記回路基板を機械的に固定又は結合する電気絶縁材料からなるもの、あるいは前記回路基板を機械的に固定又は結合すると共に、所定の電気接続を行える金属製のものであってもよい。前記接続材が電気絶縁材料からなるものである場合には、回路基板間などの必要な電気的接続は接続材とは別の配線などで行うことができる。
【００４５】
以上のように、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・交流電源
２・・・整流回路
３・・・高周波インバータ装置
４・・・容器
５・・・トランス
６Ａ、６Ｂ・・・昇圧整流回路
７・・・電圧検出部
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ・・・回路基板
７Ｄ１・・・電圧分担用抵抗部
７Ｄ２・・・開放電圧保護用抵抗部
７Ｅ・・・接続線
７Ｆ・・・検出電圧調整回路
７Ｘ、７Ｙ・・・回路基板
７Ｘ１・・・回路基板７Ｘ、７Ｙの中空
７Ｘ２・・・回路基板７Ｘ、７Ｙの切り欠いてある部分
７Ｘ３・・・回路基板７Ｙの端子台
８Ａ、８Ｂ・・・高電圧ソケット
９Ａ、９Ｂ・・・高電圧ケーブル
９Ｃ、９Ｄ・・・プラグ
１０・・・高電圧導電部材
１１〜１６・・・接続材
１７・・・低電位部材
１８・・・抑えリング
１９・・・フランジ
２０・・・回路基板
２０Ａ・・・回路基板２０の高電圧出力端子
２０Ｂ・・・回路基板２０の接地端子
２１・・・入力端子基板
２２・・・支柱
２３・・・部品搭載板
２４・・・絶縁筒状体
５０・・・Ｘ線管
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３・・・抵抗器群
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３・・・コンデンサ群
Ｒｄ・・・開放電圧保護用抵抗部７Ｄ２の抵抗器
Ｒ０・・・電圧検出用の抵抗器
Ｃ０・・・コンデンサ
ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４・・・抵抗器
ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４・・・コンデンサ
Ｄ・・・電圧検出点
Ｐ・・・導電パターン
Ｐ１・・・導電パターンＰの高電圧側導電部
Ｐ２・・・導電パターンＰの低電圧側導電部
Ｈ１、Ｈ２・・・接続・固定用孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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