(57)【要約】【課題】  浮遊容量が発生せず、所望の矩形波の昇圧電圧（高電圧）を得ることができる比較的簡便な構造の共振型昇圧回路装置を提供する。【解決手段】  共振リアクタ２とこの共振リアクタに連結されたコンデンサ３とから成る共振回路５から昇圧電圧を得る場合に、コイル状に複数回巻回して成る導電性パイプ（例えば、銅製パイプＰ）を共振リアクタ２として構成すると共に、導電性パイプの中空部の中心位置に、内部導体６及び外部導体７を同軸状に配置して成る同軸ケーブル８を挿通配置し、導電性パイプの一端に設けられる入力ポート部１３に電圧Ｖ１を印加し、かつ、同軸ケーブル８の内部導体６の入力ポート部１４に電圧Ｖ２を印加することにより、昇圧電圧（高電圧）を得る。  【選択図】        図２  
2005304272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振リアクタとこの共振リアクタに連結されたコンデンサとから成る共振回路から昇圧電圧を得るようにした共振型昇圧回路装置において、コイル状に複数回巻回して成る導電性パイプを前記共振リアクタとして構成すると共に、前記導電性パイプの中空部の中心位置に、内部導体及び外部導体を同軸状に配置して成る同軸ケーブルを挿通配置し、前記導電性パイプの一端に設けられる入力ポート部に電圧を印加し、かつ、前記同軸ケーブルの内部導体の入力ポート部に電圧を印加することにより、昇圧電圧を得るようにしたことを特徴とする共振型昇圧回路装置。
【請求項２】
前記導電性パイプの第１回目の巻き終わり箇所に設けられる入力ポート部に電圧Ｖ１を印加し、かつ、前記同軸ケーブルの内部導体の入力ポート部に電圧Ｖ２を印加することにより、前記同軸ケーブルの出力ポート部から（ｎ−１）Ｖ１＋Ｖ２（但し、ｎは前記導電性パイプの巻回数）の昇圧電圧を得るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の共振型昇圧回路装置。
【請求項３】
前記導電性パイプが銅製パイプであることを特徴とする請求項１又は２に記載の共振型昇圧回路装置。
【請求項４】
前記電導性パイプ内に複数本の同軸ケーブルを挿通配置したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の共振型昇圧回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、高電圧の電子ビーム等を発生させるために必要な高電圧を得るために使用される共振型昇圧回路装置に関し、更に詳しくは、出力波形が矩形状（ステップ状）となるような高電圧に昇圧するのに用いて好適な共振型昇圧回路装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６（ａ）に示すようなパルス波形の電圧Ｖaを図６（ｂ）に示すようなパルス波形の高電圧Ｖｂに昇圧して出力するために、従来より、昇圧回路装置が使用されている。従来の昇圧回路としては、例えば、実開平５−９１８６号公報（特許文献１）に記載されているような昇圧チョッパ回路があるが、この回路によれば、高電圧を出力することが可能であり、主に回路内のサージ電圧の発生を防止して電流損失を低減することが可能である。
【０００３】
一方、高電圧を出力する昇圧回路装置として、図７（ａ）に示すような共振型昇圧回路装置２０が従来より使用されている。この共振型昇圧回路装置２０は、電導線をコイル状に複数回（ｎ回）巻回して成る共振リアクタ（共振コイル）２１とこの共振リアクタ２１に連結（並列接続）された可変コンデンサ２２とをキャビティボックス２３内に収納したものであって、Ｖcの入力電圧を出力部２４で例えば（ｎ−１）Ｖc（ここで、ｎは共振リアクタ２１のコイル巻回数）に昇圧するように構成したものである。しかしながら、このような共振型昇圧回路装置２０により得られる出力電圧は、図７（ｂ）に示すような正弦波電圧２５であり、特定用途の場合に必要とされるような矩形波の高電圧を得ることができないのが実状である。
【特許文献１】実開平５−９１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような共振型昇圧回路装置２０では、ｎＶcの電圧の出力（昇圧電圧）を得ることができるが、前記のようにその出力波形は正弦波となる（図７（ｂ）参照）。これを矩形波状の波形にする手段として各種のものが採用されるが、そのような手段を組み込んだものの一例として、図８（ａ）に示す共振型昇圧回路装置３０が挙げられる。この共振型昇圧回路装置３０は、図７（ａ）のものと同じ構造のキャビティボックス２３を有するものから成るが、その出力側に入力周波数ｆ０の奇数倍（例えば、３ｆ０，５ｆ０  ……）の入力電圧を付加するトランス３１，３２等を連設した構造のものである。このトランス３１，３２の連設により、最終的な出力電圧を所望の高電圧にすることができると共に、図８（ｂ）に示すように、矩形の出力波形の昇圧電圧３３を形成することができる。
【０００５】
しかしながら、図８に示した共振型昇圧回路装置３０にあっては、各トランス３１，３２内に浮遊容量が発生し、大幅な出力損失が生じる。これを低減するため、別に共振回路を設けることが考えられるが、このような共振回路を設けると出力波形が正弦波状となり、矩形波（ステップ状）の昇圧電圧を必要とする場合にはその正弦波の昇圧電圧を利用できないという不具合がある。
【０００６】
本発明は、上述の如き問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、浮遊容量が発生せず、所望の矩形波（ステップ状）の昇圧電圧（高電圧）を得ることができる比較的簡便な構造の共振型昇圧回路装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明では、共振リアクタとこの共振リアクタに連結されたコンデンサとから成る共振回路から昇圧電圧を得るようにした共振型昇圧回路装置において、コイル状に複数回巻回して成る導電性パイプを前記共振リアクタとして構成すると共に、前記導電性パイプの中空部の中心位置に、内部導体及び外部導体を同軸状に配置して成る同軸ケーブルを挿通配置し、前記導電性パイプの一端に設けられる入力ポート部に電圧を印加し、かつ、前記同軸ケーブルの内部導体の入力ポート部に電圧を印加することにより、昇圧電圧を得るようにしている。
また、本発明では、前記導電性パイプの第１回目の巻き終わり箇所に設けられる入力ポート部に電圧Ｖ１を印加し、かつ、前記同軸ケーブルの内部導体の入力ポート部に電圧Ｖ２を印加することにより、前記同軸ケーブルの出力ポート部から（ｎ−１）Ｖ１＋Ｖ２（但し、ｎは前記導電性パイプの巻回数）の昇圧電圧を得るようにしている
また、本発明では、前記導電性パイプを銅製パイプとしている。
また、本発明では、前記電導性パイプ内に複数本の同軸ケーブルを挿通配置するようにしている。
本発明の好ましい実施形態においては、銅製パイプをｎ回巻回して形成される共振リアクタとこれに連結される可変コンデンサとを収納して成るキャビティボックスの前記共振リアクタの入力ポート側に電圧Ｖ１を印加して成る共振型昇圧回路装置において、前記共振リアクタの内部に同軸ケーブルを貫通して挿入し、その入力側に電圧Ｖ２を印加し、前記キャビティボックスの出力ポート側に（ｎ−１）Ｖ１＋Ｖ２の高電圧を出力するように構成される。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の本発明は、コイル状に複数回巻回して成る導電性パイプを前記共振リアクタとして構成すると共に、前記導電性パイプの中空部の中心位置に、内部導体及び外部導体を同軸状に配置して成る同軸ケーブルを挿通配置し、前記導電性パイプの一端に設けられる入力ポート部に電圧を印加し、かつ、前記同軸ケーブルの内部導体の入力ポート部に電圧を印加することにより、昇圧電圧を得るようにしたものであるから、本発明の共振型昇圧回路装置によれば、浮遊容量が発生せず、所望の矩形波の昇圧電圧（高電圧）を得ることができる。しかも、同軸ケーブルは共振リアクタとは別体のものであり、任意のものを選択することができると共に、全体として比較的簡便な構造の共振型昇圧回路装置を提供することができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の本発明は、前記導電性パイプの第１回目の巻き終わり箇所に設けられる入力ポート部に電圧Ｖ１を印加し、かつ、前記同軸ケーブルの内部導体の入力ポート部に電圧Ｖ２を印加することにより、前記同軸ケーブルの出力ポート部から（ｎ−１）Ｖ１＋Ｖ２（但し、ｎは前記導電性パイプの巻回数）の昇圧電圧（高電圧）を得るようにしたものであるから、非常に高い昇圧率にて所望の矩形波の高電圧を容易に得ることが可能となる。
【００１０】
また、請求項３に記載の本発明は、導電性パイプが銅製パイプであるようにしたものであるから、すなわち、共振リアクタを銅製パイプにて構成するようにしたものであるから、銅製パイプは電気的特性（特に、導電性）及び経済性が良い上に、コイル状の導電性パイプ（共振リアクタ）を製作する際のコイル巻き成形性が良いので、共振リアクタとしての電気的特性に優れかつ製作の容易で低廉な共振型昇圧回路装置を提供することができる。
【００１１】
また、請求項４に記載の本発明は、電導性パイプ内に複数本の同軸ケーブルを挿通配置するようにしたものであるから、複数本の同軸ケーブルにてより大きな電力を投入することができ、これにより更に高電圧の出力を出力ポート側に発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係る共振型昇圧回路装置について図１〜図５を参照して説明する。
【００１３】
まず、図１は、本発明の一実施形態に係る共振型昇圧回路装置１の全体構成を示している。この共振型昇圧回路装置１は、図１に示すように、共振リアクタ（共振コイル）２と、この共振リアクタ２に連結（並列接続）された可変コンデンサ３とを収納するキャビティボックス４を備えており、共振リアクタ２及び可変コンデンサ３により並列共振回路５が構成されている。なお、キャビティボックス４は接地されている。
【００１４】
上述の共振リアクタ２は、図１及び図２に示すように、銅製パイプＰをコイル状に複数回（ｎ回）巻回して成るものであって、その共振リアクタ２を構成するコイル状の銅製パイプＰの中空部の中心位置に、内部導体６及び外部導体７を同軸状に配置して成る同軸ケーブル８が挿通配置されている。なお、同軸ケーブル８の内部導体６及び外部導体７は誘電体層９（図２参照）により互いに絶縁され、銅製パイプＰから成る共振リアクタ２と同軸ケーブル８とは図外の支持材により互いに同軸状の配置関係をもって固定されている。さらに、この同軸ケーブル８の両端部８ａ，８ｂは、銅製パイプＰの両端開口を貫通するように配置されると共に、キャビティボックス４内からその外部へ引き出されている。
【００１５】
また、図２に示すように、同軸ケーブル８の外部導体７は一端部８ａの側において接地されており、銅製パイプＰから成る共振リアクタ２と同軸ケーブル８の外部導体７とが他端部８ｂの側において導線１２を介して互いに接続されている。さらに、同軸ケーブル８の他端部８ｂの側には、内部導体６と外部導体７との間に終端抵抗Ｒが接続され、内部導体６と外部導体７との間から得られる昇圧電圧を出力する昇圧電圧出力部１０が設けられている。
【００１６】
また、図１及び図２に示すように、共振リアクタ２を構成するコイル状の銅製パイプＰの中間タップ（具体的には、共振リアクタ２の第１回目の巻き終わり箇所）に設けられる入力ポート部１３に高周波電源Ａから電圧Ｖ１が印加され、かつ、この入力ポート部１３の側の同軸ケーブル７の内部導体６の端部に設けられる入力ポート部１４に高周波電源Ｂから電圧Ｖ２が印加されるように構成されている。一方、同軸ケーブル８の外部導体７、並びに、共振リアクタ２の一端２ａは接地されている。
【００１７】
このような構成の共振型昇圧回路装置１の動作について述べると、次の通りである。まず、図２において高周波電源Ａ（電圧Ｖ１）からみた等価回路は、図３に示す如くとなり、高周波電源Ｂ（電圧Ｖ２）からみた等価回路は、図４に示す如くとなる。そして、図３及び図４にそれぞれ示す回路は、互いに独立して動作する。この場合、共振リアクタ２の第１回も巻き終わり箇所の入力ポート部１３には入力電圧Ｖ１が印加されるため、複数回（ｎ回）巻回されている共振リアクタ２の出力ポート部１５の側には（ｎ−１）Ｖ１の電圧が発生する（図１，図２，図３及び図５参照）。一方、同軸ケーブル８の内部導体６には電圧Ｖ２が印加されるため、共振型昇圧回路装置１の昇圧電圧出力部１０からはＶ３＝（ｎ−１）Ｖ１＋Ｖ２の高電圧が発生することとなる（図１及び図５参照）。すなわち、共振型昇圧回路装置１の出力ポート部１０には、電圧値がＶ３＝（ｎ−１）Ｖ１＋Ｖ２である昇圧された高電圧が発生することとなる。
【００１８】
従って、本実施形態に係る共振型昇圧回路装置１によれば、共振リアクタ２の巻回数ｎの値、及び、同軸ケーブル８に印加する入力電圧Ｖ２の値を適宜に調整（制御）することにより、所望の矩形波の昇圧電圧（高電圧）Ｖ３を任意に得ることができる。なお、この共振型昇圧回路装置１の場合には、図８に示したようなトランス３１，３２等を採用していないため、浮遊容量の発生もなく、電流損失や電圧損失を生じない。また、この共振型昇圧回路装置１は、共振リアクタ２内に別体の同軸ケーブル８を挿通配置するようにしただけの簡便な構造であるため、比較的容易にかつ安価で製作することができる。さらに、コンパクトにまとめることが可能である。
【００１９】
以上、本発明の実施形態について述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、既述の実施形態においては導電性パイプＰの第１回目の巻き終わり箇所に電圧Ｖ１を入力するようにしたが、その箇所以外の箇所に電圧Ｖ１を入力するようにしてもよい。なお、この場合には、電圧Ｖ１の入力箇所に応じて昇圧率が変化することとなる。また、共振リアクタ２を構成するのに用いられるパイプとしては、銅製パイプＰに限らず、銅以外の導電性材料から成るパイプを用いるようにしても良い。また、共振リアクタ２の中空部に複数本の同軸ケーブル８を挿通配置するようにしても良い。この場合には、複数本の同軸ケーブル８にてより大きな電力を投入することが可能となるため、更に高い昇圧電圧を得ることが可能となる。また、本発明は、並列共振回路５の場合に限らず、直列共振回路の場合にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の共振型昇圧回路装置は、高電圧を必要とし、かつ、矩形状の出力波形の電圧，電流波形の必要な全ての電源に採用することができる。特に、高電庄を必要とする電子ビームの電源としては有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る共振型昇圧回路装置の全体構成を示す回路図である。
【図２】図１の共振型昇圧回路装置の共振リアクタ及び同軸ケーブルの配置関係を示す図である。
【図３】図２において高周波電源Ａ（電圧Ｖ１）からみた等価回路を示す図である。
【図４】図２において高周波電源Ｂ（電圧Ｖ２）からみた等価回路を示す図である。
【図５】図１の共振型昇圧回路装置から得られる昇圧電圧を説明するための図である。
【図６】矩形波状の波形の入力電圧を昇圧することを説明するための図であって、図６（ａ）は入力電圧の波形図、図６（ｂ）は出力電圧（昇圧電圧）の波形図である。
【図７】従来の共振型昇圧回路装置の構成を示す回路図である。
【図８】図７の共振型昇圧回路装置において出力波形を矩形波状にするための１つの手段を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  共振型昇圧回路装置
２  共振リアクタ
３  可変コンデンサ
４  キャビティボックス
５  並列共振回路
６  内部導体
７  外部導体
８  同軸ケーブル
１０  昇圧電圧出力部
１３  入力ポート部
１５  出力ポート部
１４  出力ポート部
Ａ，Ｂ  高周波電源
Ｐ  銅製パイプ（共振リアクタ）
Ｒ  終端抵抗
【図１】
2005304272.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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