(57)【要約】【課題】  電子線加速部における放電発生時に、倍電圧整流回路を構成するコンデンサに逆電圧や交流電圧が印加されるのを防止する。【解決手段】  この直流高圧電源装置は、昇圧変圧器４と倍電圧整流回路１０とを備えている。そして、倍電圧整流回路１０の各コンデンサ１６、１８に並列に、かつ正常運転時の各コンデンサ１６、１８への充電電圧に対して逆方向に、当該充電電圧よりも逆降服電圧の大きい保護ダイオード３２、３４をそれぞれ接続している。【選択図】  図１
2005341723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線照射装置の電子線加速部に直流高電圧を供給するものであって、昇圧変圧器と、この昇圧変圧器の二次巻線に接続されていて第１および第２の整流器ならびに第１および第２のコンデンサを有する倍電圧整流回路とを備える直流高圧電源装置において、
前記倍電圧整流回路の第１および第２の各コンデンサに並列に、かつ正常運転時の各コンデンサへの充電電圧に対して逆方向に、当該充電電圧よりも逆降服電圧の大きい保護ダイオードをそれぞれ接続していることを特徴とする、電子線照射装置用の直流高圧電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子線照射装置の電子線加速部に直流高電圧を供給する電源装置であって倍電圧整流回路を有する直流高圧電源装置に関し、より具体的には、電子線加速部における放電発生時に、倍電圧整流回路を構成するコンデンサを保護する手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の直流高圧電源装置の従来例を図４に示す。この直流高圧電源装置は、単相の交流電源２を使用する場合の例であり、一次巻線６および二次巻線８を一つずつ有する昇圧変圧器４と、この昇圧変圧器４の二次巻線８に接続された倍電圧整流回路１０とを備えている。
【０００３】
倍電圧整流回路１０は、特許文献１にも記載されているように、第１および第２のダイオード１２、１４ならびに第１および第２のコンデンサ１６、１８を有する公知の倍電圧整流回路である。
【０００４】
即ち、昇圧変圧器４の二次巻線８の一端にダイオード１２、１４を互いに逆向きに接続し、互いに直列接続されたコンデンサ１６、１８を両ダイオード１２、１４の他端間に接続し、かつ両コンデンサ１６、１８の中間部２４に二次巻線８の他端を接続した構成をしている。ダイオード１２のアノードは出力端子２０に接続されており、ダイオード１４のカソードは接地部２２に接続されている。
【０００５】
図４中の一次電流Ｉ1 の向きは、交流電源２の一方の半サイクル期間中の向きを示し、その間はコンデンサ１６に充電電流Ｉ2 が流れる。一次電流Ｉ1 が図４とは逆向きの半サイクル期間中は、コンデンサ１８に充電電流Ｉ3 が流れる。このようにして、二次巻線８の出力電圧の波高値の約２倍の大きさの直流高電圧ＨＶを出力端子２０から出力することができる。
【０００６】
この例では、直流高電圧ＨＶは負極性であるが、ダイオード１２、１４の向きを図示とは逆にすることにより、正極性の直流高電圧ＨＶを出力することもできる。直流高電圧ＨＶの大きさは、例えば、図４に示すような単相回路の場合で１００ｋＶ〜２００ｋＶ程度、後述する３相回路の場合で３００ｋＶ〜６００ｋＶ程度である。従って、各コンデンサ１６、１８には、例えば５０ｋＶ〜１００ｋＶ程度の直流高電圧が充電される。
【０００７】
出力端子２０から出力される直流高電圧ＨＶは、電子線２８を加速する電子線加速部（例えば、電子線の加速管や電子線加速器）に供給され、電子線２８の加速に供される。
【０００８】
上記は単相回路の例であるが、より高い直流高電圧ＨＶを発生させるために、複数の二次巻線８を有する昇圧変圧器４および複数の倍電圧整流回路１０を設けて、当該複数の倍電圧整流回路１０を互いに直列接続する場合もある（特許文献１および後述する図３参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平７−３２０６８０号公報（段落０００２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
電子線照射装置の場合、図５に示すように、電子線加速部２６において放電３０が発生して、直流高圧電源装置の負荷が短絡した状態になることが起こり得る。即ち、放電３０によって、出力端子２０と接地部２２とが短絡状態になることが起こり得る。図５は、昇圧変圧器４から上段側の（第１の）コンデンサ１６への充電中に放電３０が発生した場合を示している。
【００１１】
この場合、下段側の（第２の）コンデンサ１８に蓄積されていた電荷が、電流Ｉ4 に示す経路で放電し、出力端子２０と接地部２２との間の電圧が０Ｖとなる。その状態で安定する。その結果、コンデンサ１８には、正常運転時の充電電圧（その極性を図４および図１中に示す）とは、大きさがほぼ同じで向きが逆方向の逆電圧が印加される。その状態の極性を図５に示している。
【００１２】
昇圧変圧器４から下段側のコンデンサ１８への充電中に放電３０が発生した場合は、上記と同様の作用で、コンデンサ１６に逆電圧が印加される。
【００１３】
コンデンサ１６、１８は直流高圧用コンデンサであり、これらは通常の電力用コンデンサと違って、コンデンサ１６、１８に上記のようにして逆電圧が印加されると、当該コンデンサ１６、１８に加わる負担が大きくなり、それらが劣化したり損傷を受けたりする可能性がある。
【００１４】
また、図５の状態の回路を変形すると図６に示すようになり、電子線加速部２６において放電３０が継続している状態では、逆並列接続状態となったダイオード１２、１４を通して、昇圧変圧器４からコンデンサ１６、１８に交流電圧が印加されることになり、これもコンデンサ１６、１８に加わる負担を大きくしてそれらが劣化したり損傷を受けたりする原因になる。
【００１５】
更に、昇圧変圧器４のインダクタンスとコンデンサ１６、１８とで共振を起こしたり、共振に近い状態になって、二次巻線８の出力電圧よりも高い交流電圧がコンデンサ１６、１８に印加される危険もあり、その場合は上記劣化・損傷の問題はより深刻になる。
【００１６】
そこでこの発明は、電子線加速部における放電発生時に、倍電圧整流回路を構成するコンデンサに逆電圧や交流電圧が印加されるのを防止することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明に係る直流高圧電源装置は、前記倍電圧整流回路の第１および第２の各コンデンサに並列に、かつ正常運転時の各コンデンサへの充電電圧に対して逆方向に、当該充電電圧よりも逆降服電圧の大きい保護ダイオードをそれぞれ接続していることを特徴としている。
【００１８】
上記構成によれば、電子線加速部における放電発生時に、倍電圧整流回路を構成するコンデンサに逆電圧が印加されようとすると、各コンデンサに逆方向に並列接続している保護ダイオードは導通してオン状態になる。これによって、各コンデンサに逆電圧や交流電圧が印加されるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、電子線加速部における放電発生時に、保護ダイオードによって、倍電圧整流回路を構成する各コンデンサに逆電圧や交流電圧が印加されるのを防止することができる。その結果、各コンデンサに加わる負担が大きくなるのを防止して、各コンデンサが劣化したり損傷を受けたりするのを防止することができる。
【００２０】
また、電子線加速部における放電発生時には、保護ダイオードによって昇圧変圧器の二次側が短絡状態になり、従来のコンデンサを介した状態よりも大きな過電流が昇圧変圧器に流れるので、電子線加速部における放電発生を昇圧変圧器の一次側で検出することが容易になる。その結果、電子線加速部における放電発生をより確実かつ速やかに検出して、当該放電を停止させる保護動作をより確実かつ速やかに行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、この発明に係る直流高圧電源装置の一実施形態を電子線加速部と共に示す回路図である。図４に示した従来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明する。
【００２２】
この直流高圧電源装置においては、前記倍電圧整流回路１０の第１および第２の各コンデンサ１６、１８に並列に、かつ正常運転時の各コンデンサ１６、１８への充電電圧（その極性を図１中に示す）に対して逆方向に、第１および第２の保護ダイオード３２、３４をそれぞれ接続している。
【００２３】
各保護ダイオード３２、３４は、正常運転時における対応するコンデンサ１６、１８への充電電圧よりも逆降服電圧が大きい特性を有している。従って正常運転時には、保護ダイオード３２、３４はオフ状態（正確には逆阻止状態）にあり、従来例と同様にコンデンサ１６、１８に充電することができる。
【００２４】
電子線加速部２６において前述したような放電（図５中の放電３０参照。以下同様）が発生した時は、倍電圧整流回路１０を構成するコンデンサ１６、１８に前述したような逆電圧が印加されようとすると、当該逆電圧は、各コンデンサ１６、１８に逆方向に並列接続している保護ダイオード３２、３４にとっては順電圧であるので、保護ダイオード３２、３４は導通してオン状態になる。これによって、各コンデンサ１６、１８に逆電圧や前述したような交流電圧が印加されるのを防止することができる。その結果、各コンデンサ１６、１８に加わる負担が大きくなるのを防止して、各コンデンサ１６、１８が劣化したり損傷を受けたりするのを防止することができる。
【００２５】
また、電子線加速部２６における放電発生時には、従来例では図６に示したようになるけれども、電子線加速部２６における放電によって出力端子２０と接地部２２とが短絡状態になった状態では、この直流高圧電源装置では図２に示すように、互いに逆並列接続された保護ダイオード３２、３４によって昇圧変圧器４の二次側が短絡状態になる。従って従来のコンデンサ１６、１８を介した状態よりも大きな過電流が昇圧変圧器４に流れるので、電子線加速部２６における放電発生を昇圧変圧器４の一次側で検出することが容易になる。その結果、電子線加速部２６における放電発生をより確実かつ速やかに検出して、当該放電を停止させる保護動作をより確実かつ速やかに行うことが可能になる。
【００２６】
これを詳述すると、昇圧変圧器４の二次側は前記のように高電圧になるのに対して、一次側は低電圧（例えば２００Ｖ程度）であるので、過電流の検出器は一次側に設ける方が電気絶縁の観点から遙かに容易である。
【００２７】
しかし、昇圧変圧器４の変圧比は非常に大きいので（例えば一次電圧を２００Ｖ、二次電圧を１００ｋＶとすると変圧比は５００）、二次側での電流値の変化は一次側では１／変圧比（例えば１／５００）になり、非常に小さくなる。
【００２８】
電子線加速部２６において放電が発生した場合、従来例では図６からも分かるように、コンデンサ１６、１８の並列インピーダンスに応じた電流しか昇圧変圧器４の二次側に流れない。これに対して、この直流高圧電源装置では図２からも分かるように、保護ダイオード３２、３４によって昇圧変圧器４の二次側が短絡状態になるので、従来例よりも遙かに大きな過電流が昇圧変圧器４の二次側に流れる。従って、電子線加速部２６における放電発生時の昇圧変圧器４の一次側での電流値の変化も従来例に比べて遙かに大きくなるので、その変化を一次側に設けた検出器によって検出することが容易になる。
【００２９】
上記は単相回路の例であるが、この発明はそれに限定されるものではない。より高い直流高電圧ＨＶを発生させるために、複数の二次巻線８を有する昇圧変圧器４および複数の倍電圧整流回路１０を設けて、当該複数の倍電圧整流回路１０を互いに直列接続しても良い。
【００３０】
例えば、図３に示す実施形態のように、３相の昇圧変圧器４およびその三つの二次巻線８にそれぞれ接続された３台の倍電圧整流回路１０を設けて、当該３台の倍電圧整流回路１０を接続線３６によって互いに（３段に）直列接続しても良い。昇圧変圧器４の三つの一次巻線６には、３相の交流電力が供給される。この実施形態によれば、他の条件を同じにした場合、図１の実施形態の３倍大きい直流高電圧ＨＶを発生させることができる。
【００３１】
この場合も、図３に示すように、各倍電圧整流回路１０を構成する各コンデンサ１６、１８に、上記と同様に保護ダイオード３２、３４をそれぞれ接続しておけば良い。
【００３２】
なお、上記第１および第２のコンデンサ１６、１８は、それぞれ、一つのコンデンサで構成されていても良いし、複数のコンデンサで構成されていても良い。後者の場合、当該複数のコンデンサの各々に対して上記のような保護ダイオード３２、３４をそれぞれ接続しても良いし、当該複数のコンデンサを一つのコンデンサと見てそれに対して一括して上記保護ダイオード３２、３４をそれぞれ接続しても良い。
【００３３】
また、上記のような保護ダイオード３２、３４を設けておけば、電子線加速部２６における放電発生以外の理由による負荷短絡時にも、上記のような作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明に係る直流高圧電源装置の一実施形態を電子線加速部と共に示す回路図である。
【図２】図１の直流高圧電源装置の負荷短絡時の状態を変形した回路図である。
【図３】この発明に係る直流高圧電源装置の他の実施形態を示す回路図である。
【図４】従来の直流高圧電源装置の一例を電子線加速部と共に示す回路図である。
【図５】図４の直流高圧電源装置の負荷短絡時の状態の一例を示す回路図である。
【図６】図５の状態の回路を変形した回路図である。
【符号の説明】
【００３５】
４  昇圧変圧器
６  一次巻線
８  二次巻線
１０  倍電圧整流回路
１２、１４  ダイオード
１６、１８  コンデンサ
２６  電子線加速部
３２、３４  保護ダイオード
【図１】
2005341723.tif 000003
【図２】
2005341723.tif 000004
【図３】
2005341723.tif 000005
【図４】
2005341723.tif 000006
【図５】
2005341723.tif 000007
【図６】
2005341723.tif 000008