(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマリアクタに印加される電圧を発生するプラズマリアクタ用電源装置であって、
フライバック型昇圧トランスと、
前記フライバック型昇圧トランスの一次コイルと直列に接続されたスイッチング素子と、
前記一次コイルおよび前記スイッチング素子の直列回路に接続された直流電源と、
前記スイッチング素子と並列に接続されたスナバ回路と、
前記一次コイルと前記直流電源との間に介在され、前記直流電源の電圧に応じた向きと逆向きの電流を遮断するダイオードと、
前記ダイオードに一端が接続された昇圧用コンデンサと、
前記昇圧用コンデンサの他端に直列に接続されて、前記昇圧用コンデンサとともに前記ダイオードと並列に接続され、前記昇圧用コンデンサの放電電流を遮断する寄生ダイオードを有する昇圧用トランジスタと、
前記昇圧用トランジスタのオン／オフを制御するゲート制御・ドライブ回路とを含み、
前記ゲート制御・ドライブ回路は、前記スイッチング素子のオン中に前記昇圧用トランジスタをオンにし、前記スイッチング素子がオンからオフに切り替わったことに応じて前記昇圧用トランジスタをオフにする、プラズマリアクタ用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマリアクタに印加される電圧を発生するプラズマリアクタ用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン、とくにディーゼルエンジンから排出される排ガスには、ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）およびＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）などが含まれる。
【０００３】
排ガスに含まれるＰＭを除去する手法として、プラズマリアクタを用いて、排ガスに含まれるＰＭを除去する手法が提案されている。プラズマリアクタは、複数の電極パネルを備えている。電極パネルは、たとえば、誘電体に電極を内蔵した構成であり、複数の電極パネルは、排ガスの流れ方向と直交する方向に間隔を空けて対向配置される。プラズマリアクタ用電源装置から電極間にパルス電圧が印加されると、誘電体バリア放電が生じて、電極パネル間に低温プラズマ（非平衡プラズマ）が発生し、電極パネル間を流れる排ガス中のＰＭが酸化により除去される。
【０００４】
プラズマリアクタ用電源装置には、フライバック型昇圧トランスが備えられている。フライバック型昇圧トランスの一次コイルには、スイッチング素子が直列に接続され、その一次コイルとスイッチング素子との直列回路には、直流電源が接続されている。フライバック型昇圧トランスの二次コイルは、プラズマリアクタの電極に接続されている。
【０００５】
スイッチング素子がオンされると、フライバック型昇圧トランスの一次コイルに電流が流れ、一次コイルにエネルギが蓄積される。その後、スイッチング素子がオフされると、一次コイルに蓄積されたエネルギが開放されて、一次コイルに起電力が生じ、フライバック型昇圧トランスの二次コイルに巻数比に応じた二次電圧が発生する。スイッチング素子のオン／オフが一定の周期で繰り返されることにより、二次電圧がパルス的に発生し、パルス波状に変化する二次電圧がプラズマリアクタの電極間に印加される。
【０００６】
たとえば、直流電源と一次コイルとの間にＤＣ−ＤＣコンバータを介在させて、直流電源の電圧をＤＣ−ＤＣコンバータで昇圧し、フライバック型昇圧トランスの一次コイルに印加される電圧を高めることにより、二次電圧の発生に必要なエネルギを一次コイルに蓄積するための通電時間を短縮することができる。その結果、プラズマリアクタ用電源装置の回路効率（変換効率）を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４２６９４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、トランスの一次コイルに印加される電圧を一定値に保つことを目的としたＤＣ−ＤＣコンバータは、電力容量の大きなものが必要となり、高価である。そのうえ、ＤＣ−ＤＣコンバータは、スイッチング素子、昇圧トランスおよび出力電圧平滑用のコンデンサなどの多数の部品で構成されるため、サイズが大きい。そのため、プラズマリアクタ用電源装置にＤＣ−ＤＣコンバータを組み込むと、プラズマリアクタ用電源装置の価格およびサイズが増大してしまう。
【０００９】
本発明の目的は、安価かつ小型な構成でフライバック型昇圧トランスの一次コイルに印加される一次電圧を高めることができる、プラズマリアクタ用電源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】
前記の目的を達成するため、本発明に係るプラズマリアクタ用電源装置は、プラズマリアクタに印加される電圧を発生するプラズマリアクタ用電源装置であって、フライバック型昇圧トランスと、フライバック型昇圧トランスの一次コイルと直列に接続されたスイッチング素子と、一次コイルおよびスイッチング素子の直列回路に接続された直流電源と、スイッチング素子と並列に接続されたスナバ回路と、一次コイルと直流電源との間に介在され、直流電源の電圧に応じた向きと逆向きの電流を遮断するダイオードと、昇圧用コンデンサと、昇圧用コンデンサと直列に接続されて、昇圧用コンデンサとともにダイオードと並列に接続され、昇圧用コンデンサの放電電流を遮断する寄生ダイオードを有する昇圧用トランジスタとを含む。
【００１１】
この構成によれば、スイッチング素子がオンされると、フライバック型昇圧トランスの一次コイルに電流が流れ、一次コイルにエネルギが蓄積される。その後、スイッチング素子がオフされると、一次コイルに蓄積されたエネルギが開放されて、一次コイルに起電力が生じ、フライバック型昇圧トランスの二次コイルに巻数比に応じた二次電圧（プラズマリアクタに印加される電圧）がパルス的に発生する。また、一次コイルに蓄積されたエネルギが開放されると、そのエネルギの一部により、スナバ回路（スナバコンデンサ）が充電される。
【００１２】
二次電圧の発生後、残ったエネルギ（プラズマリアクタの放電電極の蓄積電荷、スナバ回路の蓄積エネルギ）により、一次コイルには、スイッチング素子のオン時とは逆方向の電流、つまり直流電源の電圧に応じた向きと逆向きの電流が流れる。その逆向きの電流は、一次コイルと直流電源との間に介在されているダイオードを通過できないので、ダイオードと並列に設けられた昇圧用トランジスタの寄生ダイオードを通過して昇圧用コンデンサに蓄積される。
【００１３】
スイッチング素子のオン中に、昇圧用トランジスタがオンにされると、昇圧用コンデンサから電荷が放出されて、一次コイルに印加される電圧が直流電源の電圧と昇圧用コンデンサの電圧との和となり、直流電源の電圧よりも高くなる。そのため、二次電圧の発生に必要なエネルギを一次コイルに蓄積するための通電時間を短縮することができる。その結果、一次コイルにおけるジュール損失やスイッチング素子におけるオン損失が低減されるので、プラズマリアクタ用電源装置の回路効率（変換効率）を向上させることができる。
【００１４】
また、二次電圧の発生後に一次コイルに流れる電流（逆向きの電流）が昇圧用コンデンサに蓄積されることにより、その電流が流れる時間も短くなるので、その分の損失も低減することができる。
【００１５】
そして、昇圧用コンデンサは、スイッチング素子、昇圧トランスおよび出力電圧平滑用のコンデンサなどの多数の部品で構成されるＤＣ−ＤＣコンバータと比較して、サイズが小さく、かつ、安価である。
【００１６】
よって、安価かつ小型な構成によって、フライバック型昇圧トランスの一次コイルに印加される一次電圧を高めることができ、プラズマリアクタ用電源装置の回路効率を向上させることができる。
【００１７】
また、スイッチング素子のオン／オフ周期を短くすることができるので、二次電圧の発生周期を短くすることができる。これにより、プラズマリアクタにおけるプラズマの出力周波数の増大を図ることができ、その出力周波数の増大に応じて、プラズマリアクタの放電電極の小型化を図ることができ、ひいてはプラズマリアクタの小型化を図ることができる。
【００１８】
プラズマリアクタ用電源装置は、スイッチング素子を所定周期でオン／オフさせるスイッチング制御手段と、スイッチング素子がオンされてから所定時間の経過後に、昇圧用トランジスタをオンさせる昇圧用トランジスタ制御手段とを含む構成であってもよい。
【００１９】
この構成によれば、スイッチング素子がオンされて、フライバック型昇圧トランスの一次コイルに電流が流れ始めてから所定時間が経過した後に、昇圧用トランジスタがオンされる。昇圧用トランジスタのオンにより、昇圧用トランジスタからの電荷の放出が開始され、一次コイルに印加される電圧が直流電源の電圧よりも高くなる。
【００２０】
昇圧用トランジスタ制御手段は、昇圧用トランジスタの寄生ダイオードの通電を検出し、当該検出に応答して昇圧用トランジスタをオンさせてもよい。
【００２１】
昇圧用トランジスタがオンにされることにより、寄生ダイオードよりも電圧降下の小さい昇圧用トランジスタに電流が流れるので、通電損失を低減することができる。その結果、プラズマリアクタ用電源装置の回路効率をさらに向上させることができる。
【００２２】
ダイオードは、損失低減用トランジスタの寄生ダイオードで構成されてもよい。
【００２３】
この場合、プラズマリアクタ用電源装置は、昇圧用トランジスタの電圧が所定の閾値以下に低下したことに応答して、損失低減用トランジスタをオンさせる損失低減用トランジスタ駆動手段をさらに含む構成であってもよい。
【００２４】
これにより、昇圧用コンデンサからの電荷の放出が終わった後に、直流電源から一次コイルに向けて流れる電流は、損失低減用トランジスタの寄生ダイオードよりも電圧降下の小さい損失低減用トランジスタを流れる。その結果、通電損失を低減することができ、プラズマリアクタ用電源装置の回路効率をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、安価かつ小型な構成によって、フライバック型昇圧トランスの一次コイルに印加される一次電圧を高めることができ、プラズマリアクタ用電源装置の回路効率を向上させることができる。また、プラズマリアクタにおけるプラズマの出力周波数の増大を図ることができ、その出力周波数の増大に応じて、プラズマリアクタの放電電極の小型化を図ることができ、ひいてはプラズマリアクタの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】プラズマリアクタの構成を図解的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るプラズマリアクタ用電源装置の構成を示す回路図である。
【図３】通電制御用ＭＯＳＦＥＴのオン／オフ状態、損失低減用ＭＯＳＦＥＴのオン／オフ状態、昇圧用ＭＯＳＦＥＴのオン／オフ状態、昇圧用コンデンサの電圧、プラズマリアクタ用電源装置の出力電圧および一次コイル電流の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２８】
＜プラズマリアクタ＞
図１は、プラズマリアクタ１の構成を図解的に示す断面図である。
【００２９】
プラズマリアクタ１は、たとえば、自動車のエンジン（図示せず）から排出される排ガスに含まれるＰＭを除去するために、エキゾーストパイプなどの排気管２の途中部に介装される。
【００３０】
プラズマリアクタ１には、放電電極３，４が備えられている。放電電極３，４は、それぞれ排ガスの流れに沿う方向に延び、互いに間隔を空けて平行をなして交互に配置されている。放電電極３，４の材料としては、タングステンを例示することができる。また、放電電極３，４は、たとえば、それぞれ四角板状の誘電体５に内蔵されることにより、誘電体５とともに電極パネル６を構成している。電極パネル６間には、排ガスが流通可能な間隔が空けられている。誘電体５の材料としては、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）を例示することができる。
【００３１】
放電電極３，４間には、プラズマリアクタ用電源装置７から出力されるパルス波状の高電圧が印加される。プラズマリアクタ用電源装置７の出力電圧が放電電極３，４間に印加されることにより、電極パネル６間に誘電体バリア放電が生じ、その誘電体バリア放電によるプラズマが発生する。プラズマの発生により、電極パネル６間を流通する排ガスに含まれるＰＭが酸化（燃焼）されて除去される。
【００３２】
＜プラズマリアクタ用電源装置＞
図２は、本発明の一実施形態に係るプラズマリアクタ用電源装置７の構成を示す回路図である。
【００３３】
プラズマリアクタ用電源装置７は、フライバック型昇圧トランス１１、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２、スナバ回路１３、入力用コンデンサ１４、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５、昇圧用コンデンサ１６、昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７、ゲートドライブ回路１８、制御回路１９およびゲート制御・ドライブ回路２０，２１を備えている。
【００３４】
フライバック型昇圧トランス１１は、一次コイル３１および二次コイル３２を有している。一次コイル３１の一端は、配線３３に接続されている。一次コイル３１の他端は、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２を介して、グランドに接続（接地）されている。二次コイル３２の一端および他端は、それぞれプラズマリアクタ１の放電電極３，４に接続されている。
【００３５】
通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２は、たとえば、エンハンスメント型のｎＭＯＳＦＥＴであり、そのドレインがフライバック型昇圧トランス１１の一次コイル３１の他端に接続され、ソースがグランドに接続されている。通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２は、ドレイン−ソース間に、寄生ダイオード３４を有している。
【００３６】
スナバ回路１３は、コンデンサ（スナバコンデンサ）３５で構成されている。スナバ回路１３は、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２と並列に接続されている。すなわち、スナバ回路１３の一端は、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２のドレインと同電位接続され、その他端は、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２のソースと同電位に接続（アースに接続）されている。なお、スナバ回路１３は、単一のコンデンサ３５で構成されていてもよいが、複数のコンデンサの直列または並列の回路によって構成されていてもよい。
【００３７】
入力用コンデンサ１４は、単一のコンデンサによって構成されていてもよいし、直列または並列に接続された複数のコンデンサによって構成されていてもよい。入力用コンデンサ１４の一端は、配線３３に接続され、その他端は、グランドに接続されている。
【００３８】
配線３３には、ヒューズ３６を介して、バッテリ３７のプラス端子が接続されている。そのため、入力用コンデンサ１４は、常にバッテリ３７の出力電圧で充電された状態になっている。バッテリ３７は、たとえば、１２Ｖの直流電圧を出力する車載バッテリである。
【００３９】
損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５は、配線３３の途中部に介装されている。損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５は、たとえば、エンハンスメント型のｎＭＯＳＦＥＴであり、そのドレインがフライバック型昇圧トランス１１の一次コイル３１の一端に接続され、ソースが入力用コンデンサ１４の一端と同電位に接続されている。これにより、配線３３における損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５のソース側の電位は、バッテリ３７のプラス端子と同電位（バッテリ３７の出力電圧）に安定に保たれる。損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５は、ドレイン−ソース間に、寄生ダイオード３８を有している。
【００４０】
昇圧用コンデンサ１６は、単一のコンデンサによって構成されていてもよいし、直列または並列に接続された複数のコンデンサによって構成されていてもよい。昇圧用コンデンサ１６の一端は、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５のアノードと同電位に接続されている。
【００４１】
昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７は、たとえば、エンハンスメント型のｎＭＯＳＦＥＴであり、そのドレインが昇圧用コンデンサ１６の他端に接続され、ソースが損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５のドレイン（寄生ダイオード３８のカソード）と同電位に接続されている。これにより、昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７は、昇圧用コンデンサ１６と直列回路を構成し、昇圧用コンデンサ１６とともに損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５と並列に接続されている。昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７は、ドレイン−ソース間に、寄生ダイオード３９を有している。
【００４２】
ゲートドライブ回路１８は、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２をオン／オフするためのゲート信号を出力する回路である。
【００４３】
制御回路１９は、ゲートドライブ回路１８を制御し、ゲートドライブ回路１８からのゲート信号の出力／停止を切り替える。すなわち、制御回路１９からゲートドライブ回路１８にオン指示信号が入力されると、ゲートドライブ回路１８からゲート信号が出力され、ゲート信号が通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートに入力されることにより、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２がオンになる。制御回路１９からゲートドライブ回路１８にオフ指示信号が入力されると、ゲートドライブ回路１８からのゲート信号の出力が停止され、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートへのゲート信号の入力がなくなることにより、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２がオフになる。
【００４４】
ゲート制御・ドライブ回路２０は、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５のゲートへのゲート信号の入力／停止を切り替えることにより、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５のオン／オフを制御する回路である。ゲート制御・ドライブ回路２０には、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５のドレイン電圧およびソース電圧ならびに昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７のドレイン電圧が入力される。また、ゲート制御・ドライブ回路２０には、制御回路１９からオン指示信号およびオフ指示信号に応じた信号が入力される。
【００４５】
ゲート制御・ドライブ回路２１は、昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７のゲートへのゲート信号の入力／停止を切り替えることにより、昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７のオン／オフを制御する回路である。ゲート制御・ドライブ回路２１には、昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７のドレイン電圧およびソース電圧が入力される。また、ゲート制御・ドライブ回路２１には、制御回路１９からオン指示信号およびオフ指示信号に応じた信号が入力される。
【００４６】
＜回路動作＞
図３は、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２のオン／オフ状態、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５のオン／オフ状態、昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７のオン／オフ状態、昇圧用コンデンサ１６の電圧、プラズマリアクタ用電源装置７の出力電圧（フライバック型昇圧トランス１１の二次電圧）およびフライバック型昇圧トランス１１の一次コイル３１に流れる一次コイル電流の時間変化を示すグラフである。
【００４７】
プラズマリアクタ１の作動時には、制御回路１９によりゲートドライブ回路１８が制御されて、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２のオン／オフが一定の周期で繰り返される。
【００４８】
通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２がオンされると（時刻Ｔ１）、これに応答して、ゲート制御・ドライブ回路２０から損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５にゲート信号が入力されて、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５がオンされる。昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７は、オフのままである。通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２および損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５がオンされると、入力用コンデンサ１４側からフライバック型昇圧トランス１１の一次コイル３１に向けて、一次コイル電流が損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５を経由して流れる。一次コイル３１に一次コイル電流が流れることにより、一次コイル３１にエネルギが蓄積される。
【００４９】
なお、一次コイル電流は、入力用コンデンサ１４から一次コイル３１側に流れるときに正の値をとり、その逆向きに流れるときに負の値をとるものとする。
【００５０】
通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２のオンから所定時間が経過すると（時刻Ｔ２）、ゲート制御・ドライブ回路２０から損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５へのゲート信号の入力が停止されて、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５がオフされる。損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５がオフされると、一次コイル電流は、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５を通過できないので、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５の寄生ダイオード３８を経由して流れる。
【００５１】
損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５がオフされてから所定のデッドタイムが経過した後、ゲート制御・ドライブ回路２１から昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７にゲート信号が入力されて、昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７がオンされる（時刻Ｔ３）。昇圧用ＭＯＳＦＥＴのオンにより、昇圧用コンデンサ１６から電荷が放出され、一次コイル３１に印加される一次電圧が入力用コンデンサ１４の電圧（バッテリ３７の出力電圧）と昇圧用コンデンサ１６の電圧との和となる。これにより、一次コイル電流が増大し、一次コイル３１へのエネルギの蓄積の速度が上昇する。
【００５２】
ゲート制御・ドライブ回路２０では、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５のソース電圧と昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７のドレイン電圧との差、つまり昇圧用コンデンサ１６の電圧が検出される。昇圧用コンデンサ１６からの電荷の放出が進み、昇圧用コンデンサ１６の電圧が所定の閾値に低下すると（時刻Ｔ４）、ゲート制御・ドライブ回路２０から損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５にゲート信号が入力されて、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５がオンされる。損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５がオンされると、一次コイル電流は、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５を経由して流れる。
【００５３】
その後、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２がオフされると（時刻Ｔ５）、一次コイル３１に蓄積されているエネルギが開放されて、フライバック型昇圧トランス１１の二次コイル３２に巻数比に応じた二次電圧がパルス的に発生する。この二次電圧がプラズマリアクタ用電源装置７の出力電圧として、プラズマリアクタ１の放電電極３，４間に印加される。また、一次コイル３１に蓄積されたエネルギが開放されると、そのエネルギの一部により、スナバ回路１３が充電される。
【００５４】
通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２がオフされたことに応じて、ゲート制御・ドライブ回路２０から損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５へのゲート信号の入力が停止されて、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５がオフされる。また、ゲート制御・ドライブ回路２１から昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７へのゲート信号の入力が停止されて、昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７がオフされる。
【００５５】
出力電圧の発生後に、残ったエネルギ（放電電極３，４の蓄積電荷、スナバ回路１３の蓄積エネルギ）により、一次コイル３１には、一次コイル３１から入力用コンデンサ１４側に向かう電流、つまり負の一次コイル電流が流れる。
【００５６】
負の一次コイル電流が流れ始めた時点では、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５および昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７がオフされている。そのため、負の一次コイル電流は、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５および昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７を通過できず、昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７の寄生ダイオード３９を流れて、昇圧用コンデンサ１６に蓄積される。ゲート制御・ドライブ回路２１では、昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７のドレイン−ソース間電圧が検出される。そして、そのドレイン−ソース間電圧が寄生ダイオード３９での電圧降下に応じた値になると、ゲート制御・ドライブ回路２１から昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７にゲート信号が入力されて、昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７がオンされる（時刻Ｔ６）。これにより、負の一次コイル電流は、昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７を経由して流れるようになる。その後、一次コイル電流が０になり、昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７のドレイン−ソース間電圧が０になると、ゲート制御・ドライブ回路２１から昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７へのゲート信号の入力が停止されて、昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７がオフされる（時刻Ｔ７）。
【００５７】
＜作用効果＞
以上のように、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２のオン中に、昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７がオンにされると、昇圧用コンデンサ１６から電荷が放出されて、フライバック型昇圧トランス１１の一次コイル３１に印加される一次電圧が入力用コンデンサ１４の電圧と昇圧用コンデンサ１６の電圧との和となり、入力用コンデンサ１４の電圧よりも高くなる。そのため、二次電圧（出力電圧）の発生に必要なエネルギを一次コイル３１に蓄積するための通電時間を短縮することができる。その結果、一次コイル３１におけるジュール損失や通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２におけるオン損失が低減されるので、プラズマリアクタ用電源装置７の回路効率（変換効率）を向上させることができる。
【００５８】
また、昇圧用コンデンサ１６からの電荷の放出が進み、昇圧用コンデンサ１６の電圧が所定の閾値に低下すると、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５がオンされる。損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５がオンされると、一次コイル電流は、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５の寄生ダイオード３８よりも電圧降下の小さい損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５を経由して流れる。これにより、通電損失を低減することができ、プラズマリアクタ用電源装置７の回路効率をさらに向上させることができる。
【００５９】
二次電圧の発生後に一次コイル３１に流れる負の一次コイル電流が昇圧用コンデンサ１６に蓄積されることにより、その電流が流れる時間も短くなるので、その分の損失も低減することができる。
【００６０】
また、負の一次コイル電流が流れ始めて、負の一次コイルが昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７の寄生ダイオード３９を流れることにより、昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７のドレイン−ソース間電圧が寄生ダイオード３９での電圧降下に応じた値になったことが検出されると、つまり負の一次コイル電流が寄生ダイオード３９を流れたことが検出されると、昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７がオンされる。これにより、負の一次コイル電流が寄生ダイオード３９よりも電圧降下が小さい昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７を流れるので、通電損失を一層低減することができる。
【００６１】
そして、昇圧用コンデンサ１６、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５および昇圧用ＭＯＳＦＥＴ１７は、スイッチング素子、昇圧トランスおよび出力電圧平滑用のコンデンサなどの多数の部品で構成されるＤＣ−ＤＣコンバータと比較して、サイズが小さく、かつ、安価である。
【００６２】
よって、安価かつ小型な構成によって、フライバック型昇圧トランス１１の一次コイル３１に印加される一次電圧を高めることができ、プラズマリアクタ用電源装置７の回路効率を向上させることができる。
【００６３】
また、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２のオン／オフ周期を短くすることができるので、二次電圧の発生周期を短くすることができる。これにより、プラズマリアクタ１におけるプラズマの出力周波数の増大を図ることができ、その出力周波数の増大に応じて、プラズマリアクタ１の放電電極３，４の小型化を図ることができ、ひいてはプラズマリアクタ１の小型化を図ることができる。
【００６４】
＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
【００６５】
たとえば、損失低減用ＭＯＳＦＥＴ１５に代えて、ダイオードが設けられてもよい。ダイオードは、配線３３の途中部に介装されて、アノードが入力用コンデンサ１４の一端と同電位に接続され、カソードがフライバック型昇圧トランス１１の一次コイル３１の一端と同電位に接続される。
【００６６】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１    プラズマリアクタ
７    プラズマリアクタ用電源装置
１１  フライバック型昇圧トランス
１２  通電制御用ＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）
１３  スナバ回路
１４  入力用コンデンサ（直流電源）
１５  損失低減用ＭＯＳＦＥＴ（ダイオード）
１６  昇圧用コンデンサ
１７  昇圧用ＭＯＳＦＥＴ（昇圧用トランジスタ）
３１  一次コイル
３４  寄生ダイオード（ダイオード）
【図１】
0006633389.tif 000002
【図２】
0006633389.tif 000003
【図３】
0006633389.tif 000004