(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の出力端に接続され、交流を直流に変換してクライストロンに供給する整流器と、前記クライストロンと並列に接続されたコンデンサからなるパッシブフィルタと、前記整流器の直流出力電路間の電圧を分圧し、その分圧電圧を前記クライストロンにアノード電圧として供給する分圧回路と、この分圧回路に設けられた半導体スイッチと、前記分圧回路のアノード電圧供給系に設けられ、前記クライストロンのカソードとアノードとの間の短絡時に流れる短絡電流を検出する短絡検出器と、この短絡検出器により短絡電流が検出されると前記半導体スイッチにオフ指令を与える電源制御手段とを備えたことを特徴とするクライストロン電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クライストロン電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のクライストン電源としては、例えば図７に示すような回路構成のものがある。
【０００３】
図７において、１は交流電源であり、この交流電源に交流を直流に変換する整流器２が接続され、この整流器２の直流出力端に直流出力電圧リップルを低減するためのパッシブフィルタ３及びクライストロン４が接続されている。クライストロン４のアノードにはアノード電源８が接続されている。
【０００４】
また、整流器２の直流出力端にクローバ回路６が接続されている。このクローバ回路６は、クライストロン内部の真空度悪化等による絶縁不良により、クライストロンに短絡が起きたとき、短絡電流をバイパスしてクライストロン４を保護する目的で設けられている。
【０００５】
さらに、整流器２の出力回路の負荷側線路には短絡検出器５が設けられ、この短絡検出器５によりクライストロン４の短絡が検出されるとその短絡検出信号Ｓ１がクローバ制御装置７に入力される。
【０００６】
このクローバ制御装置７は、短絡検出信号Ｓ１を受けるとクローバ回路６にオン信号Ｓ２を送信してクローバ回路６をオン制御するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のクライストロン電源装置において、クライストロンを短絡電源から保護する目的で設けられたクローバ回路６は、もともと動作し易く、通常運転時にもしばしば誤動作する。このため、クライストロンの運転停止が頻繁に発生し、運転効率を悪くしてしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、クライストロンの短絡を防ぐ回路構成にすることでクローバ回路を必要としないクライストロン電源装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段によりクライストロン電源装置を構成するものである。
【００１１】
請求項１に対応する発明は、交流電源の出力端に接続され、交流を直流に変換してクライストロンに供給する整流器と、前記クライストロンと並列に接続されたコンデンサからなるパッシブフィルタと、前記整流器の直流出力電路間の電圧を分圧し、その分圧電圧を前記クライストロンにアノード電圧として供給する分圧回路と、この分圧回路に設けられた半導体スイッチと、前記分圧回路のアノード電圧供給系に設けられ、前記クライストロンのカソードとアノードとの間の短絡時に流れる短絡電流を検出する短絡検出器と、この短絡検出器により短絡電流が検出されると前記半導体スイッチにオフ指令を与える電源制御手段とを備える。
【００１５】
従って、上記請求項１に対応する発明のクライストロン電源装置によれば、クローバ回路を用いることなく、低コストで運転効率の高いシステムを実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明によるクライストロン電源装置の第１の実施の形態を示す回路構成図で、図７と同一部品には同一符号を付して説明する。
【００１８】
図１において、１は交流電源で、この交流電源１の出力端を整流器２の交流入力端に接続し、この整流器２の直流出力端をクライストロン４に接続する。また、クライストロン４に並列にコンデンサからなるパッシブフィルタ３を接続する。
【００１９】
このクライストロン４のアノード電極にはアノード電源８を接続すると共に、この回路系に短絡検出器５を設ける。
【００２０】
この短絡検出器５はクライストロンのカソードとアノードとの間に短絡が発生したときの短絡電流を検出するもので、その検出信号Ｓ１はアノード電源制御装置９に入力される。このアノード電源制御装置９は短絡検出器５から短絡検出信号が入力されると、アノード電源８に対してオフ信号Ｓ３を与えるものである。
【００２１】
このように構成されたクライストロン電源装置における作用を説明する前に、クライストロンの短絡の機構について図２を用いて説明をしておく。
【００２２】
図２において、１０はカソード、１１はアノード、１２はボディである。クライストロンの短絡は次のように説明される。
【００２３】
（過程１）カソード１０とアノード１１の間で短絡する。
【００２４】
（過程２）アノード１１がカソード１０と同電位になる。
【００２５】
（過程３）アノード１１とボディ１２の間の電位差が大きくなり、アノード１１とボディ１２の間で短絡する。
【００２６】
（過程４）結局アノード１１を介しカソード１０とボディ１２の間で短絡することになるが、ボディ１２はグランドに落ちているため、図１のパッシブフィルタ３に蓄積されていたエネルギーがクライストロン４に流入し、クライストロン４を破壊に至らしめる。
【００２７】
上記短絡の機構で明らかなように、まずクライストロン４のカソード１０とアノード１１との間の短絡が引き金になっていることがわかる。従って、クライストロン４のカソード１０とアノード１１の間の短絡を防ぐことを考えればよい。
【００２８】
さて、本実施の形態の作用について説明するに、クライストロン４のカソードとアノードとの間で短絡が発生すると（上述の過程１）、アノード電源回路系に設けられた短絡検出器５によって短絡が検出され、その短絡検出信号Ｓ１がアノード電源制御装置９に送られる。すると、このアノード電源制御装置９ではアノード電源８にオフ信号Ｓ３を送り、アノード電源８をオフさせる。
【００２９】
このように第１の実施の形態では、クライストロン４のアノードとカソードとの間で短絡が発生したとしても、アノード電源８を切ってアノード電位を瞬時に下げることができるので、それに引き続いて発生するはずのアノードとボディとの間の短絡、及びカソードとボディとの間の短絡を防ぐことができる。
【００３０】
その結果、クローバ回路がなくても、パッシブフィルタに蓄積されているエネルギーがクライストロン４に流入し、クライストロン４にダメージを与えるという事態の発生をなくすことができる。
【００３１】
従って、クローバ回路のない、低コストで運転効率の高いシステムを実現することができる。
【００３２】
図３は、本発明によるクライストロン電源装置の第２の実施の形態を示す回路構成図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００３３】
第２の実施の形態では、図３に示すように整流器２の直流出力電路間に２個の分圧抵抗１３ａ，１３ｂを設け、その分圧点をクライストロン４のアノード極に接続して分圧電圧を与える分圧回路を構成する。また、分圧点とクライストロン４のアノード極とを結ぶ電路に短絡検出器５を設けると共に、例えばＦＥＴからなる半導体スイッチ１４ａを設け、さらに分圧抵抗１３ｂのグランド側電路にも半導体スイッチ１４ｂを設け、短絡検出器５により短絡電流が検出されるとその検出信号Ｓ１を電源制御装置１５に入力し、この電源制御装置１５より半導体スイッチ１４ａ，１４ｂにオフ指令を与えるようにしたものである。
【００３４】
このような構成のクライストロン電源装置において、いまクライストロン４のカソードとアノードとの間に短絡が発生すると、短絡検出器５により短絡電流が検出され、その短絡検出信号Ｓ１が電源制御装置１５に送られる。すると、この電源制御装置１５は半導体スイッチ１４ａ，１４ｂにオフ指令を与え、分圧抵抗１３ａ，１３ｂによる分圧点とクライストロン４のアノードとを結ぶ電路をしゃ断する。
【００３５】
このように第２の実施の形態では、クライストロン４のアノードとカソードとの間で短絡が発生したとしても、半導体スイッチ１４ａ，１４ｂを開放してアノード電位を瞬時に下げることができるので、それに引き続いて発生するはずのアノードとボディとの間の短絡、及びカソードとボディとの間の短絡を防ぐことができる。
【００３６】
その結果、クローバ回路がなくても、パッシブフィルタに蓄積されているエネルギーがクライストロン４に流入し、クライストロン４にダメージを与えるという事態の発生をなくすことができる。
【００３７】
従って、クローバ回路のない、低コストで運転効率の高いシステムを実現することができる。なお、半導体スイッチ１４ａ，１４ｂはどちらか一方を設置するだけでもよい。
【００３８】
図４は、本発明によるクライストロン電源装置の第３の実施の形態を示す回路構成図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００３９】
第３の実施の形態においては、図４に示すようにクライストロン４の管内に真空度を監視する真空度モニタ１６を設置し、この真空度モニタ１６により管内の真空度が所定値以下に低下したことを検知するとアノード電源制御装置９に真空度異常信号Ｓ４を入力して、アノード電源制御装置９よりアノード電源８にオフ信号Ｓ３を与えるようにしたものである。
【００４０】
ここで、クライストロン４のアノードとカソードとの間で短絡が発生すると、ライストロン４の管内の真空度が急激に悪化することが知られている。
【００４１】
そこで、クライストロン４の管内に設けられた真空度モニタ１６により真空度が所定値以上に上昇したことを検知すれば、カソードとアノードとの間に短絡が発生したことが検出できる。
【００４２】
このように構成のクライストロン電源装置において、いまクライストロン４のカソードとアノードとの間に短絡が発生すると、管内の真空度が悪化したことを真空度モニタ１６により監視し、真空度が所定値以上に上昇するとアノード電源制御装置９に真空度異常信号Ｓ４を入力する。すると、このアノード電源制御装置９はアノード電源８にオフ信号Ｓ３を与え、アノード電源８をオフする。
【００４３】
このように第３の実施の形態によれば、クライストロン４のアノードとカソードとの間で短絡が発生したとしても、アノード電源８をオフしてアノード電位を瞬時に下げることができるので、それに引き続いて発生するはずのアノードとボディとの間の短絡、及びカソードとボディとの間の短絡を防ぐことができる。
【００４４】
その結果、クローバ回路がなくても、パッシブフィルタに蓄積されているエネルギーがクライストロン４に流入し、クライストロン４にダメージを与えるという事態の発生をなくすことができる。
【００４５】
従って、クローバ回路のない、低コストで運転効率の高いシステムを実現することができる。
【００４６】
図５は本実施例によるクライストロン電源装置の第４の実施の形態を示す回路構成図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点について述べる。
【００４７】
第４の実施の形態においては、図５に示すようにクライストロン４の管内にカソードとアノードとの間の短絡時の発光を検出する光センサー１７を設け、この光センサー１７により検出された発光信号Ｓ５をアノード電源制御装置９に入力して、アノード電源制御装置９よりアノード電源８にオフ信号Ｓ３を与えるようにしたものである。
【００４８】
このような構成のクライストロン電源装置において、いまクライストロン４のカソードとアノードとの間に短絡が発生すると、そのときの管内の発光を光センサー１７により検出し、その発光信号Ｓ５をアノード電源制御装置９に入力する。すると、このアノード電源制御装置９はアノード電源８にオフ信号Ｓ３を与え、アノード電源８をオフする。
【００４９】
このような構成のクライストロン電源装置において、いまクライストロン４のカソードとアノードとの間に短絡が発生すると、そのときの管内の発光を光センサー１７により検出し、その発光信号Ｓ５をアノード電源制御装置９に入力する。すると、このアノード電源制御装置９はアノード電源８にオフ信号Ｓ３を与え、アノード電源８をオフする。
【００５０】
このように第４の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
図６は本発明によるクライストロン電源装置の第５の実施の形態を示す回路構成図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００５２】
第５の実施の形態においては、図６に示すようにクライストロン４の管内にカソードとアノードとの間に短絡が発生した際のビームの乱れを検出するビームモニタ１８を設け、このビームモニタ１８により検出されたビーム異常信号Ｓ６をアノード電源制御装置９に入力して、アノード電源制御装置９よりアノード電源８にオフ信号Ｓ３を与えるようにしたものである。
【００５３】
このように第５の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、クライストロンの短絡を防ぐ回路構成にしたので、クローバ回路を必要とせず低コスト運転効率の高いクライストロン電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるクライストロン電源装置の第１の実施の形態を示す回路構成図。
【図２】クライストロンの短絡機構を説明するための図。
【図３】本発明によるクライストロン電源装置の第２の実施の形態を示す回路構成図。
【図４】本発明によるクライストロン電源装置の第３の実施の形態を示す回路構成図。
【図５】本発明によるクライストロン電源装置の第４の実施の形態を示す回路構成図。。
【図６】本発明によるクライストロン電源装置の第５の実施の形態を示す回路構成図。
【図７】従来のクライストロン電源装置を示す回路構成図。
【符号の説明】
１……交流電源
２……整流器
３……パッシブフィルタ
４……クライストロン
５……短絡検出器
６……クローバ回路
７……クローバ制御装置
８……アノード電源
９……アノード電源制御装置
１０……カソード
１１……アノード
１２……ボディ
１３ａ，１３ｂ……アノード分割抵抗
１４ａ，１４ｂ……半導体スイッチ
１５……電源制御装置
１６……真空度モニタ
１７……光センサ
１８……ビームモニタ
【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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【図７】
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